II.2. Rezistența electrică(R) 9 II.3. Tensiunea electrică(U) 9 II.4. Energia electrică 10 II.4.1. Sistemul energetic 10 II.4.2. Transferul și… [304031]
CUPRINS
I. INTRODUCERE 7
II. NOȚIUNI DE BAZĂ 9
II.1. Curentul electric 9
II.2. Rezistența electrică(R) 9
II.3. Tensiunea electrică(U) 9
II.4. Energia electrică 10
II.4.1. Sistemul energetic 10
II.4.2. Transferul și distribuția energiei electrice 10
II.4.3. Rețeaua electrică 11
II.4.4. Tensiunile nominale standardizate 11
II.5. Scurtcircuitele 11
II.5.1. Separatoarele electrice 12
II.5.2.Întreruptoarele electrice 12
III. RELEE 13
III.1. Funcțiile releelor electrice 15
III.2. Principalii parametrii ai releului 16
III.3. Calitățile cerute unui releu de protecție 16
III.4. Clasificarea releelor 17
III.4.1. Releul electromagnetic 17
III.4.2. Releul de inducție 18
III.4.3. Releul electrodinamic 19
III.4.4. Releul magnetoelectric 20
III.4.5. Releul electrotermic 20
III.5. Conectarea releelor 21
III.6. Principii de realizare a protecțiilor prin relee 22
III.7. Obiectivele protecției prin relee și performanțele impuse 23
III.7.1. Obiectivele protecției prin relee 23
III.7.2. Dezvoltarea tehnicii prin relee la noi în țară 23
III.7.3. Performanțe impuse realizării și construcției dispozitivelor de protecție 24
III.7.4. Principalele probleme actuale în tehnica protecției prin relee 25
IV. DEFECTE ȘI REGIMURI ANORMALE ÎN SISTEMELE ELECTRICE 26
IV.1. Defecte 26
IV.2. Regimuri anormale 28
V. PROTECȚII 29
V.1. Principalele tipuri de protecții prin relee 29
V.2. Protecția liniilor radiale 29
V.3. Terminalul numeric de protectie SEL-321 31
V.3.1. Funcțiile protecțiilor numerice 32
V.3.2. Caracteristicile releului SEL-321 36
V.3.3. Beneficiile releului SEL-321 37
V.3.4. Caracteristica MHO 38
V.3.5. Caracteristica Patrulateră……………………………………………………………………………………..40
VI.VERIFICAREA PRACTICĂ A PROTECȚIEI SEL 321 47
VI.1. Realizarea standului 47
VI.1.1. Trusa de verificări specială 47
VI.1.2. Conectarea trusei 48
VI.2. Modul de funcționare al montajului 52
VI.3. Verificarea treptei I de distanță 57
VI.4. Verificarea treptei a II-a de distanță 58
VI.5. Verificarea treptei a III-a de distanță………………………………………………………………………….59
VI.6. Verificarea treptei a IV-a de distanță 60
VII. CONCLUZII …………..61
Bibliografie…………………………………………………………………………………………………………………………….62
I. INTRODUCERE
Progresul și dezvoltarea considerabilă a [anonimizat], indispensabilă industriei și bunului mers al vieții noastre, a ridicat o serie întreagă de probleme dintre cele mai importante. Datoria care ne revine nouă este de a îmbunătății continuu din punct de vedere calitativ energia electrică livrată consumatorilor. Aceasta presupune o frecvență și o [anonimizat], astfel încât să avem o funcționare sigură si eficace în condiții cât mai economice.
[anonimizat].
În vederea asigurării funcționării în cât mai bune condiții a sistemelor energetice un rol important îl joacă protecțiile. [anonimizat]-economice actuale, fără introducerea pe scară largă a protecțiilor. Particularitățile procesului de producere, transport și distribuție a energiei electrice, impun echiparea sistemelor electroenergetice cu diferite tipuri de protecții, astfel încât circuitului electric să i se ofere protecție în cazul în care unul sau mai multe dintre conductoarele sale sunt parcurse de un curent ce depășește valoarea curentului maxim admisibil, sau de un current de scurtcircuit care, pentru o durată prea mare, ar putea produce deteriorarea izolației conductoarelor.
În funcție de caracteristicile instalațiilor electrice se folosesc diferite moduri de protecție și diferite tipuri de echipamente.
Protecția prin relee dezbătută pe larg în capitolul III, este una din principalele forme ale automatizării sistemelor electroenergetice având drept scop principal detectarea avariei și deconectarea elementului avariat în vederea evitării extinderii avariei și a revenirii cât mai rapide la regimul normal de funcționare pentru restul sistemului.
Cu alte cuvinte, protecția prin relee este formată din ansamblul aparatelor și dispozitivelor destinate să comande automat deconectarea instalației electrice protejate în cazul apariției unui defect sau a unui regim anormal periculos și/sau să semnalizeze apariția regimului respectiv.
Aceste instalații de protecție se întâlnesc în general la protecția rețelelor aeriene și de cabluri, a transformatoarelor, precum și a generatoarelor.
În lucrarea de față, având ca motivație importanța deosebită a asigurării funcționării fără întrerupere a instalațiilor electrice, am analizat tipurile și parametrii de funcționare ale echipamentelor de protecție care se folosesc în mod obijnuit pentru protejarea liniilor electrice aeriene.
Capitolul V al lucrării analizează tipurile și parametrii de funcționare ale echipamentelor protecției numerice, în special a protecției SEL-321, protecții care înlocuiesc vechile protecții de distanță în cadrul retehnologizării instalațiilor electrice de medie si înaltă tensiune.
Încercarea protecției numerice SEL-321 este prezentată în ultimul capitol al lucrării, si are ca obiectiv încercarea echipamentului de protecție în mod amănunțit înaintea punerii în exploatare, sau în mod regulat pe parcursul exploatării, în funcție de planul de mentenanță și de asemenea după orice avarie care ar fi putut duce la modificarea parametrilor de funcționare ai acesteia.
Gravitatea consecințelor în cazul apariției unui defect, ne motivează să efectuăm încercări periodice ale protecției în vederea constatării și înlăturării diferitelor probleme, asigurând astfel o funcționare corectă a protecției.
Asigurarea că protecția funcționează corespunzător în cazul apariției unor evenimente neprevăzute o constituie chiar aceste încercări ale echipamentului efectuate în mod regulat.
Pentru a realiza încercările de verificare a protecției numerice SEL-321, am avut nevoie de schema de conectare a protecției la trusa de curent si de tensiune, care să simuleze și să supună echipamentul de protecție unor regimuri de funcționare similare cu cele întâlnite în cazurile de funcționare anormală, mai exact funcționare în regim de scurtcircuit monofazat, bifazat și trifazat în diferite trepte de timp.
Verificarea protecției a însemnat înainte de toate, așa cum se va vedea în capitolul VI, o documentarea minuțioasă cu privire la datele oferite de către producător în vederea formării unei idei despre rezultatele pe care trebuie să le obțin, urmată de realizarea schemei de conectare a protecției la trusele de curent și tensiune, astfel încât să fie posibilă reglarea și citirea valorilor curentului și tensiunii de pe cele trei faze, a defazajului, a timpilor si treptelor de acționare.
Starea protecției verificate, funcționalitatea ei la regimurile de scurtcircuit monofazat, bifazat și trifazat, regimuri simulate cu ajutorul trusei Isa Art3, vor fi prezentate de asemenea în lucrarea de față.
II. NOȚIUNI DE BAZĂ
II.1 Curentul electric
„Reprezintă deplasarea sarcinilor electrice prin conductoare. Aplicând unui conductor un potențial electric, sarcinile electrice se vor deplasa, de la potențialul scăzut spre potențialul ridicat.
Intensitatea curentului este numeric egală cu cantitatea de electricitate care trece în unitatea de timp printr-o secțiune transversală a unui conductor.”
Fig.II.1 Schema de obținere a curentului electric
II.2. Rezistența electrică(R)
„Este mărimea care ne indică gradul de opunere a unui conductor la trecerea curentului electric prin el si are ca unitate de măsură ohm-ul [Ω].”
II.3. Tensiunea electrică(U)
„Între două puncte ale unui circuit electric este diferența de potențial între cele două puncte și este proporțională cu energia necesară deplasării de la un punct la celălalt a unei sarcini electrice, și se măsoară în volți [V].”
II.4. Energia electrică
„Se poate produce cu elemente galvanice, acumulatoare și mașini electrice generatoare. Elementele galvanice se utilizează în instalațiile mici și provizorii, cum ar fi telefoanele locale, lămpile de buzunar, soneriile și alte alimentări de diferite aparate. Acumulatoarele se utilizează la autovehicule, instalații de protecții, instalații de automatizări etc.
Mașinile electrice generatoare se utilizează pentru producerea energiei electrice pe scară industrială, stând la baza centralelor electrice.”
Fig.II.2 Generatoare de curent
II.4.1. Sistemul energetic
„Reprezintă ansamblul în care se produce, se transportă, se distribuie și se consumă energia de diferite forme. Ca și componență sistemul energetic cuprinde totalitatea instalațiilor pentru producerea, transportul și consumul de energie electrică, și trei componente principale: centrale electrice, rețele electrice și receptoare electrice.”
II.4.2. Transferul și distribuția energiei electrice
Transferul și distribuția între centrale și consumatori se realizează prin rețele electrice aeriene sau subterane la diverse tensiuni.
Fig II.3 Schema de transfer și distribuție a energiei electrice
II.4.3. Rețeaua electrică
„Este un ansamblu de instalații care servesc la transportul și distribuția energiei electrice. În componența rețelei electrice un rol important îl joacă liniile electrice aeriene. În funcție de tensiunea nominală liniile electrice aeriene se clasifică în:
– linii aeriene de foarte înaltă tensiune (pentru tensiuni cuprinse între 400kV și 750kV);
– linii aeriene de înaltă tensiune (cele construite pentru tensiuni nominale mai mari de 110kV);
– linii aeriene de medie tensiune (construite pentru tensiuni nominale cuprinse între 1kV și 110kV);
– linii aeriene de joasă tensiune (construite pentru tensiuniea nominală de 220V, 380V, 500V și 1000V).
În componența liniilor electrice aeriene intră:
– Conductoarele active, asigură transportul energiei electrice, servind la trecerea curentului electric;
– Conductoarele de protecție, servesc la protecția liniilor electrice aeriene împotriva supratensiunilor atmosferice;
– Izolatoarele, susțin și izolează conductoarele aflate sub tensiune între ele și față de pământ;
– Armăturile și clemele, piese metalice ce susțin conductoarele și izolatoarele având și rol de fixare;
– Stâlpii sau suporții, susțin conductoarele la anumite distanțe între ele și față de pământ;
– Prizele de pământ, protejează linia împotriva supratensiunilor, a electrocutărilor, asigurând funcționarea normală a izolației;
– Descărcătoarele, au rol de protecție a izolației și a aparatajului contra supratensiunilor atmosferice;
– Fundațiile, care fixează stâlpii în pământ.
II.4.4. Tensiunile nominale standardizate
În instalațiile de transport și în instalațiile de distribuție a energiei electrice valorile standardizate ale tensiunilor nominale între faze, pentru instalațiile de transport a energiei electrice sunt:
750 000V (750kV);
400 000V (400kV);
220 000V (220kV).
Valorile standardizate ale tensiunilor nominale între faze, pentru instalațiile de distribuție a energiei electrice sunt:
380 V (400 V) (cu sau fără conductor de nul);
6 000 V (6kV pentru unii consumatori industriali);
20 000 V (20kV);
110 000 V (110kV).”
II.5. Scurtcircuitele
Fenomene ce apar accidental sau voit atunci când conductorii rețelei se ating direct sau printr-o rezistență foarte mică, producând o creștere exagerată a curentului electric ce apare in circuit.
În cazul circuitelor de curent alternativ trifazat se cunosc următoarele tipuri de scurtcircuite:
Scurtcircuite trifazate (simetrice);
Scurtcircuite bifazate fără punere la pământ;
Scurtcircuite cu punere la pamânt;
Scurtcircuite monofazate (la sistemele electrice cu neutrul pus la pământ).
Cele mai frecvente cazuri de producere a scurtcircuitelor: străpungerea izolației ca urmare a unei solicitări termice exagerate, a umidității sau a supratensiunilor; defectele mecanice (lovirea cablurilor la săpături, ruperi de conductoare sau de stâlpi etc.) sau manevrele greșite constituie factori determinanți ai scurtcircuitelor.
„Principalele efecte ale curenților de scurtcircuit sunt de doua feluri: electrodinamice, provocate de forțe electrodinamice care pot deteriora instalațiile care nu sunt suficient de rezistente mecanic (ruperea sau îndoirea barelor din stații electrice sau posturi de transformare, smulgerea sau spargerea izolatoarelor, deschiderea nedorită a separatoarelor etc.); și termice, provocate de curenții de scurtcircuit în cazul în care densitatea de curent este depășită. Ca o consecință conductoarele se încălzesc atât de mult, încât se produce topirea lor, contactele de la întreruptoare se pot topi, iar la transformatoare se poate arde izolația.
Măsurile de limitare a valorii curentului de scurtcircuit presupun montarea în instalații a siguranțelor fuzibile corect dimensionate și a întrerupătoarelor automate prevăzute cu protecții prin relee rapide.”
II.5.1 Separatoarele electrice
„Aparate care servesc la scoaterea vizibilă de sub tensiune a unei părți din instalație, după ce în prealabil curentul a fost întrerupt de întreruptoare.
II.5.2.Întreruptoarele electrice
Sunt aparate de conectare care au rolul de a închide și deschide circuitele electrice de înaltă tensiune aflate sub sarcină atât în condiții normale de lucru, când circuitul este străbătut de curentul de sarcină, cât și în caz de defect când circuitul poate fi străbătut de curenți mult mai mari.
În funcție de poziția în care se află întreruptoarele trebuie să îndeplinească condițiile menționate mai jos. Astfel, în poziția închis, întreruptoarele trebuie să suporte solicitările termice ale curenților de serviciu, solicitările termice și dinamice ale celor mai mari curenți de scurtcircuit, și să asigure izolarea căilor conductoare de curent, atât față de piesele legate la pământ cât și între faze; iar în poziția deschis trebuie să asigure o izolație suficientă atât între părțile conductoare de curent și părțile metalice legate la pământ cât și între căile de curent ale diferitelor faze și de asemenea între contactele deschide ale aceleiași faze.
O altă condiție impusă întreruptoarelor în timpul deschiderii este să realizeze o întrerupere sigură și rapidă a curenților, fără a periclita personalul sau instalația prin aruncarea în flăcări, gaze fierbinți sau lichide, ori prin producerea de supratensiuni.”
III. RELEE
Releele sunt aparate speciale care semnalizează defectarea unei instalații electrice, personalului de exploatare, sau comandă automat dispozitivele de acționare a întrerupătoarelor, astfel încât acestea deconectează instalația în cazul funcționării anormale.
De asemenea releul electric, conform definiției date în STAS, este un aparat care execută închiderea, deschiderea sau comutarea uneia sau mai multor contacte sub influența acțiunii electromagnetice, produse de variația unor mărimi electrice (curenți sau/și tensiune) aplicate înfășurărilor sale.
În cazul releelor care nu au elemente mobile respectiv contacte (relee tranzistorizate, de exemplu) la modificarea parametrului controlat până la atingerea sau depășirea valorii de pornire are loc o variație în salt (basculare) a mărimii din circuitul de ieșire. In general, cu alte cuvinte, releul electric de protecție este un aparat care acționează asupra mecanismului de declanșare (în sensul deschiderii) a întreruptorului atunci când condițiile o impun (cazul unei avarii,de exemplu). Uneori releele comandă numai semnalizarea de atenționare a personalului de exploatare în eventualitatea unui regim normal de funcționare.
Constructiv un releu se compune din trei părți distincte, așa cum se vede în figura de mai jos, în care s-au notat:
ES – elementul sensibil sau elementul de intrare;
EC – elementul de comparație sau elementul de prelucrare logică a informației și de decizie;
EE – elementul de execuție sau elementul de ieșire.
Fig.III.1. Părțile constructive ale releului
Tabelul.III.1. Simbolizarea diferitelor tipuri de relee
Releele electrice sunt deci aparate automate care sub acțiunea unui parametru electric de intrare produc variația bruscă (în salt) a parametrului de ieșire, la o anumită valoare a parametrului de intrare.
Fig.III.2. Caracteristica intrare-ieșire a unui releu
Ele funcționează pe baza ciclului "da – nu", (închis – deschis), făcând parte din categoria aparatelor pentru comenzi discontinue. Releele au un singur canal de intrare și oricâte canale de ieșire. Caracteristica "intrare – ieșire", y = f(x), a releului reprezintă legătura, cu caracter discontinuu, între mărimea de intrare x și mărimea de ieșire y, în fig.III.2. În cazul unei variații continue a parametrului x între x = 0 și x = x, îi corespunde o valoare constantă a parametrului y = ymin, (adesea ymin = 0).
În momentul în care parametrul x atinge valoarea x = xpornire, parametrul y variază în salt de la valoarea y = ymin la valoarea y = ymax; timpul în care are loc trecerea de la ymin la yroax fiind determinat de durata procesului tranzitoriu în circuitul parametrului y (adică în circuit comandat). La o creștere ulterioară a parametrului x până la valoarea x = x valoarea parametrului y rămâne constantă. În descreșterea valorii parametrului x de la xmax la x revenire, valoarea y = y rămâne neschimbată, iar la x = x se va micșora prin salt până la valoarea y = y.
III.1.Funcțiile releelor electrice
„Releele electrice își găsesc aplicabilitatea în diverse domenii de comandă, supraveghere și reglare a proceselor industriale. O aplicabilitate deosebită o au în alcătuirea schemelor de protecție prin relee a sistemelor electroenergetice.
Independent de domeniul în care se folosesc, funcțiile obișnuite ale releelor de diverse tipuri sunt următoarele:
Funcția de măsurare sau control întâlnită în special la releele de protecție (de exemplu: releul maximal de curent, releul minimal de tensiune, releul de distanță de impedanță minimă, releul direcțional, releul diferențial etc), acestea având rolul de a controla anumiți parametrii (curent, tensiune, impedanță etc). De precizat că prin a controla s-a înțeles aici măsurarea în permanență a unui anumit parametru (cel controlat) în scopul sesizării faptului că parametrul respectiv a atins o anumită valoare – valoarea de pornire, reglată sau de consemn a releului. Releele cu funcții de măsurare au în general precizie bună și consum redus de putere.
Funcția de amplificare (în putere) care permite să se alimenteze un circuit electric ce necesită un curent (putere) mai mare cu ajutorul unui curent (putere) relativ mai mic. De exemplu un releu intermediar absoarbe la excitare un curent de 15 mA (3,3 W) și comandă prin contactul său un circuit care necesită 5A (~ 1000 W).
Funcția de multiplicare a numărului de circuite comandate de la un singur circuit, se realizează datorită faptului că, un releu posedând mai multe contacte, poate asigura închiderea și/sau deschiderea mai multor circuite independente. Această funcție se întâlnește în special la releele intermediare.
Funcția de semnalizare se realizează cu ajutorul unor relee speciale, de semnalizare, numite și relee clapetă și se materializează printr-o indicație optică sau și acustică atunci când clapeta (sau stegulețul indicator) cade, ceea ce se întâmplă atunci când în circuitul de execuție al releului de semnalizare apare un curent (releul de semnalizare tip serie) sau apare o tensiune (cazul releelor de semnalizare tip derivație).
Funcția de temporizare permite o întârziere între momentul aplicării unui impuls (excitării releului) și momentul comutării contactelor sale. Această funcție o îndeplinesc releele de timp.
Fucțiile principale ale protecției prin relee:
Separarea elementului avariat de restul instalațiilor electrice și asigurarea în continuare a funcționării instalațiilor în condiții normale;
Sesizarea regimurilor anormale (nepermise) de funcționare a instalațiilor electrice și semnalizarea lor, pentru a preveni apariția unor avarii.
III.2. Principalii parametrii ai releului
– Curentul și tensiunea nominală reprezintă valorile curentului și tensiunii pe care bobinele sau circuitele releului le pot suporta în bune condiții un timp oricât de îndelungat, fiind construite pentru a lucra în permanență la aceste valori.
– Valoarea de pornire (de acționare, de lucru) reprezintă acea valoare a parametrului controlat de către sistemul mobil al releului ce pune în mișcare și închide contactele sau le deschide în funcție de acționarea releului.
– Valoarea de revenire este acea valoare a parametrului controlat la care sistemul mobil al releului începe să se deplaseze în sens contrar sensului de deplasare din cauza acționării și continuă această deplasare până în poziția inițială de repaus. Cu cât factorul de revenire este mai apropiat de unitate, cu atât releul este de calitate mai bună.
– Factorul de revenire este raportul dintre valoarea de revenire și valoarea de pornire.
– Timpul popriu de acționare al releului este timpul care trece din momentul variației parametrilor controlați de releu până în momentul închiderii (deschiderii) depline a contactelor. Pentru protecțiile rapide este necesar ca timpul propriu de acționare al releului să fie cât mai mic.
– Poziția normală a contactelor reprezintă poziția pe care o ocupă contactele releului, atunci când prin bobinele sale nu circulă curent.
– Puterea comandată de contactele releului este puterea din circuitul pe care îl pot întrerupe sau stabilii contactele releului, fără ca acestea să se deteriorizează. Această putere se indică în curent continuu și în curent alternativ.
– Puterea consumată (puterea de acționare) este puterea consumată de releul de acționare. Prin intermediul acestui parametru se definește sensibilitatea releului, astfel, cu cât puterea consumată este mai mare cu atât releul va acționa la abateri mai mari ale mărimii controlate și deci protecția respectivă va fi mai puțin sensibilă.
– Eroarea releului reprezintă diferența dintre valoarea reală de pornire și valoarea mărimii controlate la care releul a fost reglat să acționeze, denumită valoare reglată, dacă această diferență se raporteză la valoarea reglată, se obține eroarea procentual. Pentru asigurarea siguranței, sensibilității și a selectivității, eroarea releului trebuie să fie cât mai mică, având astfel o precizie ridicată.
– Cursa de inerție caracterizează timpul în care sistemul mobil al releului (în cazul relului electromecanic) continuă să se deplaseze, în virtutea inerției, după ce cauza care provocase această deplasare a dispărut. Prin cursa de inerție este definită calitatea releului și este necesar ca ea să fie cât mai mică, în vederea evitării acționărilor greșite și pentru obținerea unei siguranțe ridicate.
– Stabilitatea termică și electrodinamică reprezintă proprietatea relului de a suporta un timp limitat (fără a suferi deformări) efecte termice și electrodinamice ale curenților de scurtcircuit. Stabilitatea dinamică reprezintă valoarea de șoc a curentului de scurtcircuit suportat de releu, iar stabilitatea termică este definită prin intervalele de timp în care releul suportă în bune condiții diferite valori ale curentului de scurtcircuit.
III.3. Calitățile cerute unui releu de protecție
Un releu de performanță trebuie să posede următoarele calități:
– Siguranța în funcționare reprezintă acea calitate a releului care asigură funcționarea acestuia în toate condițiile pentru care a fost prevăzut să funcționeze, neexistând deci nici refuzuri în funcționare în caz de defect în instalație, dar nici acționări false ale releului, în absența unui defect. Siguranța în funcționare trebuie privită cu multă atenție, având în vedere că releele sunt în regim de așteptare, urmând să intervină numai la apariția avariei. Pe baza unor studii statistice a comportării în exploatare a releelor se poate mări siguranța în funcționare a acestora.
– Consum mic de energie, calitate care pe lângă aspectul economic al consumului redus, conduce și la reducerea spațiului aferent transformatoarelor de măsură.
– Fidelitate și precizie în sensul bunei fidelități, urmărește ca dispersia pragului de funcționare să fie mică la solicitări de același mod și în aceleași condiții ale mediului ambiant. O precizie bună implică o diferență mică între valorile extreme ale mărimii de alimentare (sau de intrare) pentru care releul funcționează.
– Rapiditate în funcționare calitate necesară, având în vedere că o deconectare rapidă a elementelor defecte prezintă o serie de avantaje, cunoscute.
– Sensibilitatea releului reprezintă acea calitate care asigură intrarea în funcțiune a releului la cea mai mică modificare a parametrului controlat.
– Verificare și depanare ușoară , ceea ce se poate asigura mai ales printr-o execuție debroșabilă.
Prezența câmpurilor electrice, a vibrațiilor, a șocurilor mecanice, a prafului, impun alegerea modului de montare a releului, eventual în casetă etanșă.
III.4.Clasificarea releelor
Clasificarea releelor se face după mai multe criterii, astfel:
– după principiul de funcționare relee: mecanice, termice, electrice, electronice, magnetice etc.;
– după modelul de conectare: relee primare, secundare, intermediare;
– după modul de acționare asupra obiectelor: comandate relee cu acționare indirectă și relee cu acționare directă;
– după mărimea pe care o controlează: relee de putere, de curent, de timp, de minimă tensiune;
– după destinația lor: relee de protecție pentru sistemele electromagnetice, pentru automatizări, pentru comanda acționărilor și comunicații.
III.4.1. Releul electromagnetic
Organul principal de acționare este un electromagnet. Acesta acționează asupra unei armături feromagnetice mobile, armătură care poate fi rotitoare, ca în figura III.3, sau poate executa o mișcare de translație. Cuplul antagonist la aceste relee este creat de un resort. Releele electromagnetice sunt foarte sigure în funcționare, simple și robuste, calități care le fac foarte răspândite în practică, sub formă de relee de curent, de tensiune, de semnalizare, relee intermediare. Ca dezavantaje se menționează puterea consumată mare (0,1 W), ceea ce conduce la sensibilitate redusă a acestor relee. Releele electromagnetice pot fi simple (neutre), ca cele din figură, sau pot fi polarizate și relee de tip balanța. Releele polarizate funcționează numai în curent continuu și se caracterizează printr-o sensibilitate ridicată, puterea consumată pentru acționare fiind mică (10* -10' ) W și timpul de acționare foarte redus (3…5) ms. Polarizarea este asigurată de un magnet permanent N – S . Releele polarizate se întâlnesc în special în componența releelor complexe de protecție (direcționale, de distanță etc).
Acesta funcționează astfel când prin bobina electromagnetică trece curent I, aceasta dezvoltă o forță de atracție F care atrage armătura, ce se rotește în jurul punctului O. Armătura este prevăzută cu un contact mobil Cm, care la sfârșitul cursei atinge contactul fix Cf, închizând astfel circuitul de acționare.
Releele electromagnetice sunt utilizate atât în curent continuu cât și în curent alternativ, deoarece forța de atracție este independentă de sensul curentului.
Fig.III.3. Releu electromagnetic cu armătură rotitoare.
III.4.2. Releul de inducție
La baza funcționării releelor de inducție stau cuplurile și forțele electromagnetice care se exercită într-un câmp magnetic variabil în timp , asupra unui cilindru sau disc (având în componență preponderent material magnetic).
Datorită acestor forțe și cupluri discul se rotește și o dată cu el și contactele, închizând astfel circuitul de acționare.
Releele de inducție se bazează pe interacțiunea a două fluxuri magnetice decalate în spațiu și defazate în timp și curenții induși de acestea în elementul mobil al releului: un disc (fig.III.4) sau un rotor cilindric (tambur) (fig.III.5) – elemente realizate din aluminiu.
Releele de inducție cu disc se realizează de obicei cu spiră în scurtcircuit și o singură înfășurare. Avantajul acestor relee este robustețea, iar dezavantajele: consum de putere mare, precizie relativ scăzută și inerție în funcționare, deci timpi proprii de acționare mari. Pe acest principiu se realizează la noi în țară releul de curent cu caracteristica de temporizare limitat dependentă, tip RTP C.
Releele de inducție cu rotor cilindric au de obicei două înfășurări. Pe acest principiu sunt realizate relee direcționale, eventual și relee diferențiale sau de impedanță.
Cuplul activ al releelor din fig.III.4:
(III.1)
iar a celor de tipul din fig.III.5:
(III.2)
condiția de acționare fiind de forma:
(III.3)
În relația (III.2), Ur este tensiunea aplicată bobinei de tensiune a releului, α este unghiul interior al releului, φ este unghiul de defazaj între curentul Ir și tensiunea Ur.
Fig.III.4. Releu de inducție cu disc
Fig.III.5 Releu de inducție cu rotor cilindric
III.4.3. Releul electrodinamic
La funcționarea lor se folosesc cuplurile și forțele electrodinamice care se exercită între circuitele parcurse de curenți electrici. Sistemul electrodinamic este format din două bobine, una fixă și una mobilă, străbătute de același curent sau de curenți diferiți.
Acțiunea celor doi curenți exercită asupra bobinei mobile un cuplu, bobina mobilă poartă pe axul său contactele, ce închid circuitele de declanșare sau de semnalizare.
Ca mărime pe care o controlează releele electrodinamice se folosesc ca relee de putere, bobina fixă alimentându-se cu, curentul din circuit iar bobina mobilă supunându-se la tensiunea circuitului.
Releele electrodinamice sunt aparate foarte sensibile care nu depind de frecvență. Ele pot fi utilizate atât în curent alternativ cât și în curent continuu.
Cuplul activ al releului are următoarea expresie și reprezintă și condiția de pornire:
(III.4)
Fig.III.6. Releu electrodinamic
1.circuit magnetic; 2.bobina fixa; 3.bobina mobila; 4.contact mobil; 5.contact fix
III.4.4 Releul magnetoelectric
„Funcționarea releelor magnetoelectrice se bazează pe cuplul ce se exercită asupra unei bobine parcurse de curent continuu de către câmpul magnetic al unui magnet permanent.
În componența acestui releu intră un magnet permanent foarte puternic, între polii căruia se mișcă un cadru mobil. Străbătând cu, curent bobinajul cadrului se produce asupra lui un cuplu mecanic, iar cadrul deplasându-se închide contactele.
Releele cu cadru mobil se folosesc în curent permanent continuu, ca relee de curent sau de tensiune.
Releele magnetoelectrice se bazează pe acțiunea cuplului produs asupra unei bobine 3, plasată pe un cadru mobil 4, parcursă de curentul Ir de către câmpul magnetic creat de magnetul permanent 1 (N – S). Ca avantaje ale acestor relee se menționează: consum propriu foarte redus, sensibilitatea lor atingând 0,001 mW. Folosirea lor este numai în curent continuu. Puterea comandată de contacte este redusă (1…2 W). Sunt răspândite ca elemente sensibile în protecțiile de distanță.
Fig.III.7. Releu magnetoelectric
Cuplul activ are expresia:
(III.5)
III.4.5. Releul electrotermic
La baza funcționării releelor electrotermice stă acțiunea de dilatare produsă la trecerea curentului electric prin lamele bimetalice.
Prin bimetale se înțeleg piesele obținute prin sudarea sau lipirea a două foi sau lamele din metale diferite care au coeficienți de dilatare diferiți.
Fig.III.8. Releu electrotermic cu bimetal
III.5. Conectarea releelor
Conectarea releelor primare
Acestea se conecteză direct în circuit și nu necesită o sursă de curent alternativ, iar atunci când curentul din circuitul consumatorului depășește o anumită valoare releul acționează deschizând întrerupătorul. Acest tip de releu are dezavantajul necesității unui lucru mecanic mare la deschiderea întreruptorului, care impune ca mecanismul releului să fie robust.
Releele primare se folosesc în cazul instalațiilor de mică putere.
Conectarea releelor secundare
Releele secundare sunt conectate în circuitul elementului protejat prin intermediul înfășurării secundare a transformatorului de curent sau tensiune.
În momentul acționării, releul efectuează un lucru mecanic mic, ca o consecință el are o sensibilitate și o precizie mare. Aceste relee au formă de aparate, de dimensiuni mici și pot fi reglate și revizuite în exploatare fără deconectarea elementului protejat.
Tipul și schema protecției adoptate depind de o serie de factori, cum ar fi
– construcția rețelei:
– configurația rețelei;
– tensiunea rețelei;
– tratarea neutrului;
– condiții legate de stabilitatea sistemului electric.
Tipuri de protecții utilizate în cazul rețelelor electrice radiale:
– protecție maximală de curent împotriva scurtcircuitelor polifazate;
– protecția rețelelor radiale împotriva defectelor monofazate;
– secționarea de curent în rețelele radiale.
Tipuri de protecții utilizate în cazul rețelelor buclate:
– protecție maximală de curent direcțională;
– secționarea de curent în rețelele de alimentare bilaterală.
În cazul rețelelor electrice complexe din punct de vedere al protecției, rețele în care se găsesc noduri cu posibilitate de alimentare din cel puțin trei direcții, se folosesc următoarele tipuri de protecții:
– protecția de distanță;
– protecția diferențială/longitudinală;
– protecția prin înaltă frecvență.
Schema de principiu a unei instalații de protecție prin relee
„Instalațiile automate de protecție prin relee reprezintă totalitatea aparatelor și dispozitivelor destinate să comande automat deconectarea instalației electrice protejate, în cazul apariției unui defect sau a unui regim periculos și/sau să semnalizeze apariția regimului respectiv.
Aceste instalații de protecție realizează o comandă automată discretă – o comandă de tip releu – și se caracterizează printr-o funcționare unidirecțională în circuit deschis. Pentru realizarea sistemului de protecție se recomandă utilizarea de echipamente numerice, integrate (sau integrabile în viitor), sisteme ierarhizate de protecție – comandă – control. În prezent însă în sistemul energetic național predomină instalațiile de protecție cu relee cu contacte.
Fig.III.9. Schema de principiu a unei instalații de protecție prin rele
Pentru exemplificare s-a considerat linia electrică de transport aeriană (LEA) sau subterană (LES) conectată prin întreruptorul Ii la sistemul electroenergetic SEE. Pentru a supraveghea funcționarea liniei, protecția este alimentată, prin intermediul transformatorului de curent (TC) și a celui de tensiune (TT) cu curent, respectiv tensiune de pe linia de protejat. Curentul și tensiunea din secundarele TC respectiv TT se aplică blocului de intrare (BI) care reprezintă de fapt un circuit de adaptare, (un element de pornire la instalații de protecție mai simple realizate cu relee cu contacte, sau o interfață formată din traductoare și/sau filtre la instalațiile de protecție complexe realizate de obicei cu relee electronice cu microprocesoare). Mărimile Mi, M2 de ieșire din blocul Bl se aplică blocului de prelucrare logică a informației (BPL) numit și bloc de prelucrare și decizie. Prin prelucrarea acestor informații se stabilește dacă a apărut sau nu defectul sau regimul anormal de funcționare și în caz afirmativ se transmite un semnal spre blocul de ieșire (BE) sau de execuție. Acesta transmite un semnal de declanșare spre întreruptorul liniei și pornește instalația de semnalizare optică și acustică. Blocul BTP (blocul de temporizare) din schemă asigură întârzierile necesare funcționării selective a schemei de protecție, iar blocul BA este blocul de alimentare care asigură tensiunile operative de c.c. necesare funcționării întregii scheme.
Noțiunea de instalație de protecție are un caracter mai complex, putând fi atribuită în mai multe ipostaze:
– protecția – ca tip sau funcție elementară independentă de obiectul protejat; de exemplu: protecție maximală de curent, protecție minimală de impedanță, protecție diferențială etc;
– protecția – ca instalația de automatizare destinată unui anumit tip de defect; de exemplu: protecție împotriva scurtcircuitelor polifazate, protecție împotriva suprasarcinilor, protecție împotriva punerilor la pământ etc;
– protecția – ca instalație complexă cu o funcționare corelată în cadrul unui ansamblu; de exemplu: protecția unei stații de transformare, protecția unei centrale electrice etc.”
III.6. Principii de realizare a protecțiilor prin relee
În conformitate cu obiectivele urmărite prin folosirea sistemelor de protecție prin relee și cu performanțele corespunzătoare impuse funcționării și construcției acestor sisteme au fost elaborate principii de funcționare și realizare a schemelor de protecție și a releelor componente, care să asigure obținerea obiectivelor și performanțelor respective. Odată cu dezvoltarea instalațiilor electrice protejate și a sistemelor energetice a avut loc perfecționarea tehnicii protecției prin relee, elaborarea unor noi principii de funcționare a protecțiilor și a unor noi tipuri de relee, care să satisfacă cerințele impuse de noul stadiu de dezvoltare a instalațiilor protejate.
În subcapitolul următor sunt expuse performanțele impuse.
III.7. Obiectivele protecției prin relee și performanțele impuse
III.7.1 Obiectivele protecției prin relee
„Protecția prin relee a unei instalații electrice este compusă în întregime din aparatele și dispozitivele destinate să asigure în mod automat deconectarea instalației în cazul apariției unui defect sau a unui regim anormal de funcționare, periculos pentru instalație, în cazul defectelor și regimurilor anormale care nu prezintă un pericul imediat, protecția prin relee nu comandă deconectarea instalației, ci semnalizează apariția regimului anormal.
Deconectarea se efectuează prin comanda declanșării întreruptoarelor care leagă instalația protejată la celelalte elemente ale sistemului electric.
Separarea automată a instalației defecte de restul sistemului electric ține cont de trei obiective:
1. Să împiedice dezvoltarea defectului, respectiv extinderea efectelor acestuia cu repercursiuni asupra altor instalații din sistemul electric și cu eventuala transformare a defectului intr-o avarie de sistem.
2. Să preîntâmpine distrugerea instalației în care a apărut defectul, prin întreruperea rapidă a tuturor posibilităților de alimentare a defectului.
3. Să restabilească un regim normal de funcționare pentru restul sistemului electric, asigurând astfel în condiții cât mai bune continuitatea alimentării consumatorilor.
Al doilea obiectiv îl reprezintă micșorarea efectelor defectului asupra instalației în care a apărut, iar celelalte două obiective se referă la limitarea sau eliminarea efectelor asupra celorlalte instalații ale sistemului electric.
Având în vedere marile puteri produse , transportate și consumate în sistemele energetice moderne, precum și pagubele uriașe care pot apărea datorită întreruperii alimentării cu energie electrică a consumatorilor din industrie, transporturi, telecomunicații, etc., primul și al treilea obiectiv- referitoare la limitarea sau eliminarea efectelor unui defect asupra funcționării sistemului electric în ansamblu au căpătat o deosebită importanță în ultimul timp. Pentru îndeplinirea acestor obiective în condiții cât mai bune, – funcționarea protecției care ocupă un loc central în cadrul elementelor și dispozitivelor de automatizare folosite în cadrul sistemelor electrice – este în prezent coordonată și combinată din ce în ce mai strâns cu acțiunea altor dispozitive de automatizare, care controlează funcționarea în ansamblu a sistemelor energetice, denumite automatizări de sistem, respectiv automatizări pentru controlul și prevenirea avariilor de sistem. Modificarea configurației unui sistem electric, sau variația bruscă a încărcării sistemului determină oscilații de putere în sistem, care ar putea conduce la avarii de sistem, a impus o asemenea combinare.
III.7.2 Dezvoltarea tehnicii prin relee la noi în țară
Condițiile pentru introducerea și dezvoltarea automatizării în enegetică, ca și în celelalte ramuri ale economiei nostre naționale, au fost create în anii regimului democrat-popupar, odată cu dezvoltarea în ritm rapid a industriei.
Protecția prin relee, ca domeniu principal al automatizării procesului de producere, transport și distribuție a energiei electrice, s-a dezvoltat și perfecționat odată cu puternica dezvoltare a sistemelor energetice.
Un moment important în dezvoltarea sistemelor energetice și a protecției prin relee este reprezentat de data de 26 octombrie 1950 când Comitetul Central al Partidului Comunist Român a adoptap primul plan de electrificare a țării nostre, pe o perioadă de 10 ani.
Dacă la acea dată protecțiile prin relee se găseau la un nivel tehnic scăzut, ele au format obiectul unor perfecționări continue, situându-se astăzi la un nivel tehnic ridicat și cuprinzând numeroase relee și sisteme de protecție elaborate și fabricate la noi în țară.
La liniile de transport au fost introduse protecții moderne de distanță, protecții diferențiale transversale, protecții prin curenți de înaltă frecvență (de comandă sau blocare a declanșării) de la protecția de distanță instalată la unul din capetele liniei la protecția de la capătul opus.
III.7.3. Performanțe impuse realizării și construcției dispozitivelor de protecție
Eficiență economică. În general, costul echipamentului de protecție prin relee este mic în comparație cu cel al instalațiilor electrice protejate. Cu toate acestea, la alegerea soluțiilor optime trebuie să se țină seama neaparat și de factorul economic. Pentru aceasta trebuie luate în considerare nu numai cheltuielile care reprezintă costul echipamentului de protecție și al montării acestui echipament, ci și cheltuielile de întreținere și de revizie, care în unele cazuri pot avea valori importante. În orice caz, nu sunt permise economii nejustificate, realizate în detrimentul calității protecției, întrucât un defect lichidat cu întârziere și transformat într-o avarie poate conduce la pagube atât de mari, încât să întreacă de zeci de ori economia nejustificată făcută la alegerea protecțiilor.
Gabarite reduse. Având în vedere necesitatea micșorării volumului ocupat de panourile de producție, a reducerii spațiilor ocupate de aparatajul instalat în camerele de comandă, gabaritele releelor trebuie să fie cât mai mici.
Acest lucru este deosebit de important mai ales în condițiile actuale, când concepțiile despre construcția camerelor de comandă sunt sensibil modificate în urma adoptării sistemelor electronice de control și comandă a declanșării întreruptoarelor. Releele tranzistorizate sunt cele mai avantajoase din acest punct de vedere, întrucât se pretează în cele mai bune condiții la miniaturizare.
Elasticitate în modificarea caracteristicilor de acționare. Îndeosebi în cazul protecțiilor complexe este avantajoasă posibilitatea modificării caracteristicilor de acționare, pentru ca același echipament de protecție să poată fi utilizat pentru diverse instalații protejate, care ar necesita caracteristici de acționare diferite.
În cazul releelor electromecanice, asemenea posibilități de modificare sunt limitate, astfel de exemplu, în unele tipuri de protecții de distanță prin intermediul unor comutatoare se poate deplasa caracteristica circulară. La protecțiile electronice posibilitatea modificării caracteristicilor în sensul dorit este mult mai largă, iar dispozitivele necesare pentru acest scop sunt simple.
De altfel, însăși posibilitățile de obținere a unor caracteristici dorite, cu forme complicate, sunt mai mari la protecțiile electronice, ceea ce permite ca prin intermediul acestor protecții să se obțină caracteristici apropiate de cele considerate optime în urma analizei teoretice făcute.
Tipizarea subansamblurilor. O asemenea tipizare este avantajoasă atât pentru uzinele producătoare de aparataj de protecție, cât și pentru montajul și exploatarea echipamentelor de protecție prin relee. Operațiile de întreținere și încercare a releelor sunt ușurate, iar în cazul unei defecțiuni poate fi înlocuit numai subansamblul defect.
Tipizarea subansamblurilor este posibilă îndeosebi în cazul protecțiilor electronice, realizate prin plăci modulare debroșabile, cu conexiuni interschimbabile.
Invariabilitatea parametrilor și caracteristicilor. Condițiile de siguranță și selectivitate impun un grad ridicat de precizie în menținerea valorilor de reglaj și a caracteristicilor de acționare ale unei protecții. Pentru asigurarea invariabilității necesare, elementele utilizate în cadrul protecției trebuie să fie caracterizate de o stabilitate ridicată a parametrilor.
Totodata, înlocuirea unor subansambluri poate fi făcută numai dacă subansamblul nou și cel înlocuit nu prezintă deosebiri ale parametrilor sau caracteristicilor.
III.7.4. Principalele probleme actuale în tehnica protecției prin relee
„Creșterea puterii sistemelor energetice, a tensiunii și lungimii liniilor de transport și a puterilor transportate prin aceste linii a condus la acordarea unei atenții deosebite problemei menținerii stabilității sistemelor energetice în urma lichidării defectelor apărute. Condiția menținerii stabilității a determinat necesitatea realizării unor protecții cu un timp propriu de acționare foarte redus.
Problema asigurării unei funcționări corecte a protecțiilor rapide în prezența componentelor tranzitorii este studiată în prezent pornind de la ideea elaborării unor noi principii de funcționare și realizare a protecțiilor, care să asigure o acționare corectă în cazul în care mărimile electrice aplicate releelor conțin componente tranzitorii aperiodice și componente tranzitorii sinusoidale de frecvențe diferite și de frecvență industrială.
Elaborarea unor noi principii și tipuri de protecții a căpătat largi perspective și posibilități odată cu utilizarea dispozitivelor semiconductoare în schemele de protecție.
O a doua problemă actuală în tehnica protecției prin relee este reprezentată de mărirea siguranței înlăturării defectelor și a prevenirii transformării lor în avarii de sistem. În acest sens se acordă o deosebită atenție protecțiilor de rezervă, precum și asigurării înlăturării defectelor în cazul blocării unui întreruptor, prin intermediul dispozitivelor de rezervă la refuzul întreruptoruli DRRI.
La liniile de tensiune foarte înalte se practică în prezent dublarea protecției de bază, rapide, pentru obținerea unei siguranțe cât mai ridicate în funcționare.
Tot pe linia măririi siguranței și a preveniri avariilor de sistem se înscrie și combinarea funcționării protecției cu a automatizărilor de sistem.
O a treia problemă o reprezintă necesitatea asigurării selectivității funcționării protecțiilor liniilor, cu satisfacerea simultana a performanței de rapiditate pentru defecte apărute pe întreaga lungime a liniei protejate.
Performanțele sistemelor electrice moderne au impus condiții mai severe pentru protecții, fiind necesară și creșterea complexității protecțiilor, ceea ce explică și tendința tot mai pronunțată din ultimii ani de a fi utilizate protecții numerice pentru a realiza funcția de protecție a instalațiilor electrice.”
IV. DEFECTE ȘI REGIMURI ANORMALE ÎN SISTEMELE ELECTRICE
IV.1. Defecte
Cele mai frecvente defecte în sistemele electrice sunt scurtcircuitele (trifazate, bifazate și monofazate – în rețelele cu curenți mari de punere la pământ). Pe lângă acestea, în sistemele electrice mai apar și alte defecte, însoțite sau nu de scurtcircuite, cum ar fi scurtcircuit bifazat la pământ, simplă sau dublă punere la pământ în rețelele cu curenți mici de punere la pământ, întreruperea unei faze cu scurtcircuit monofazat, întreruperea unei faze etc.
Fig.IV.1 Defect trifazat
În timpul scurtcircuitelor au loc fenomene complexe, a căror desfășurare este determinată de configurația momentană a sistemului electric, de locul și tipul defectului, de caracteristicile echipamentului electric și ale izolației etc. Pentru determinarea curenților de scurtcircuit se adoptă o serie de simplificări care – asigurând o exactitate satisfăcătoare pentru scopurile practice – permit să se obțină mult mai repede valorile căutate. Astfel, calculul curenților de scurtcircuit din instalațiile de înaltă tensiune prin metodele practice cunoscute se face cu neglijarea rezistențelor, a curenților de magnetizare ai transformatoarelor, a saturației circuitelor magnetice, a diferențelor de fază și de valoare efectivă dintre t.e.m ale generatoarelor, iar influența consumatorilor este considerată numai în cazuri speciale și în mod aproximativ.
Fig.IV.2 Defect bifazat
De asemenea, calculele se efectuează în ipoteza scurtcircuitelor metalice directe, neglijându-se astfel prezența și rezistența arcului electric. Valorile curenților obținute cu neglijarea rezistenței arcului vor fi deci mai mari decât cele reale, după cum se va vedea acest fapt este acoperitor din punct de vedere al selectivității protecțiilor (care se verifică pentru cele mai mari valori ale curenților de defect), dar ridică probleme din punctul de vedere al sensibilității (aceasta verificându-se pentru valorile minimale ale curenților de defect), deoarece în realitate, datorită arcului, valorile curenților vor fi mai mici decât cele rezultate din calcul ca valori minime.
Pentru a se asigura totuși acționarea corectă a protecțiilor la defecte prin arc, prescripțiile prevăd valori supraunitare pentru coeficienți de sensibilitate, astfel încât cu toată micșorarea curentului (în raport cu cel corespunzător defectului metalic, determinat prin calcul) datorită arcului, valoarea acestui curent va rămâne totuși superioară curentului de pornire și protecția va acționa corect.
Pentru proiectarea protecțiilor prin relee poate fi necesar calculul curenților de defect în cazul scurtcircuitelor trifazate, bifazate, monofazate și bifazate la pământ. Calculul curentului de scurtcircuit trifazat este necesar pentru stabilirea curenților de pornire și verificarea selectivității protecțiilor rapide împotriva scurtcircuitelor polifazate, iar calculul curentului de scurtcircuit bifazat este necesar pentru verificarea sensibilității acestor protecții.
Fig.IV.3. Defect monofazat
Calculul curentului de scurtcircuit monofazat este necesar pentru stabilirea curenților de pornire și verificarea performanțelor protecțiilor împotriva scurtcircuitelor monofazate din rețelele cu curenți mari de punere la pământ. Tot în acest scop este necesar și calculul curentului de scurtcircuit bifazat la pământ.
Fig.IV.4. Defect trifazat
Punerea la pământ apare în rețelele cu curenți mici de punere la pământ și nu reprezintă un pericol imediat, nefiind însoțită de curenți mari de defect, de aceea, protecțiile liniilor împotriva acestor defecte acționează de regulă la semnalizare. Uneori, această protecție se realizează prin intermediul dispozitivelor de control al izolației, instalate în stații.
Punerea unei faze la pământ în rețelele menționate provoacă însă, creșterea tensiunii fazelor sănătoase în raport cu pământul, iar această creștere conduce la suprasolicitarea izolației și la pericolul străpungerii acesteia și într-un alt punct de pe celelalte faze, defectul trecând astfel în dublă punere la pământ. Aceasta reprezintă defapt un scurtcircuit bifazat prin pământ care trebuie lichidat corect de protecția prin relee.
Prima punere la pământ trebuie de asemenea lichidată fără întârziere de către protecție, dacă această punere la pământ apare în generatoare și curentul de defect depășește o anumită valoare sau dacă apare în transformatoare, întrucât există pericolul unor deteriorări inadmisibile.
Întreruperea unei faze pe o linie este consecința fie a ruperii conductorului, fie a acționării protecției care comandă declanșarea unei faze defecte, cu reanclașare automată ulterioară, fie în urma stabilirii unui regim de durată în două faze. Studiul acestui defect este necesar în special pentru proiectarea protecțiilor liniilor paralele și a liniilor cu funcționare îndelungată în două faze, precum și pentru a se verifica dacă influența componentelor de secvență inversă-care apar la întreruperea unei faze în sistemul electric-asupra generatoarelor rămâne în limitele admisibile. De asemenea, în cazul funcționării îndelungate a unei linii în două faze este necesară și verificarea influenței asupra liniilor de telecomunicații.
IV.2. Regimuri anormale
Principalele regimuri anormale care intervin în proiectarea protecțiilor prin relee sunt supratintensitățile și pendulările.
Supraintensitățile pot fi provocate de un scurtcircuit exterior elementului protejat sau de apariția unor suprasarcini, acestea pot fi datorate fie supraîncărcării unor mecanisme antrenate de motoare alimentate prin intermediul elementului protejat, fie unui deficit de putere în sistem, de exemplu ca urmare a deconectării neprevăzute a unor generatoare importante.
Apariția unor supraintensități nu necesită o deconectare imediată a elementului protejat, însă ele nu pot fi admise pe o durată nedeterminată, întrucât provoacă supraîncălziri și deci uzura izolației, contactelor etc. De aceea, majoritatea elementelor din sistemele electrice se prevăd cu protecții temporizate împotriva supraintensităților, de regulă cu acționare la semnalizare.
Pendulările, respectiv pierderea stabilității sistemului, pot apărea din cauza unor scurtcircuite lichidate prea târziu, a depășirii puterii transportate admise printr-o linie de interconexiune, deconectării unor linii de interconexiune etc., care provoacă ieșirea din sincronism a centralelor funcționând în paralel.
În timpul pendulării, prin liniile care leagă centralele circulă curenți de egalizare ale căror valori-variabile periodic în timp cu perioade cuprinse între 0,2 și 2s- pot depăși mult valorile curenților pendulărilor. Apar deasemenea și variații importante ale tensiunilor, care pot provoca acționări greșite ale releelor de tensiune minimă.
Pentru evitarea acționării greșite ale protecțiilor pe timpul pendulărilor, protecțiile liniilor importante se prevăd cu dispozitive speciale de blocaj. Acestea se comportă în mod diferit la pendulări-când blochează protecția- și la scurtcircuite pe linia respectivă-când permit acționarea corectă a protecției, datorită unor deosebiri care există între caracterul variațiilor curenților, tensiunilor și puterilor în cele două cazuri.
Dispozitivele de blocare se bazează fie pe faptul că la scurtcircuite variația curentului este bruscă, în timp ce la pendulări este mai lentă, fie pe apariția unor componente de secvență inversă sau homopolară în cazul scurtcircuitelor și pe absența acestor componente în cazul pendulărilor, fie pe sensurile de circulație ale puterilor active și reactive în cele două cazuri.
V. PROTECȚII
V.1. Principalele tipuri de protecții prin relee
Putem cataloga ca fiind tipuri de bază, sau principale, următoarele protecții: protecția de curent, protecția de tensiune, protecția direcțională, protecția diferențială, protecția de distanță, protecția cu filtre, protecția prin curent de înaltă frecvență, protecția termică si protecția cu relee de gaz.
Chiar dacă toate au același rol, de a proteja instalațiile electrice, ma voi opri doar asupra protecției de distanță.
Din punct de vedere al mărimii controlate se deosebesc:
a) Protecția de curent, de obicei este o protecție maximală, care acționează în cazul creșterii curentului în circuitul protejat, situație care are loc în cazul scurtcircuitelor și al suprasarcinilor.
b) Protecția direcțională acționează când se schimbă sensul de circulație puterii în elementul protejat. Această protecție sesizează modificarea defazajului dintre curentul și tensiunea din circuitul de protejat.
c) Protecția de distanță se realizează cu relee de impedanță (mai rar de rezistență sau reactanță), care acționează atunci când impedanță circuitului protejat se micșorează sensibil datorită apariției unui scurtcircuit. Timpul de acționare al protecției de distanță fiind funcție de valoarea impedanței măsurate, protecția de distanță poate asigura selectivitatea funcționării.
d) Protecția diferențială acționează când apare o diferență între valoarea curenților de la cele două capete ale zonei protejate. Pot exista protecții diferențiale longitudinale și protecții diferențiale transversale. Sunt protecții foarte sensibile și rapide.
e) Protecția prin înaltă frecvență folosește curentul de frecvență înaltă, care circulă prin conductoarele liniilor de protecție, prin canale radio sau prin fibre optice și servește la transmiterea semnalelor între instalațiile de protecție de la cele două capete ale liniei – aflate la mare distanță – pentru asigurarea simultană a declanșării rapide și selective.
f) Protecția homopolară sau protecția cu filtre prevăzută pentru sesizarea punerilor la pământ
g) Protecția de tensiune este de obicei o protecție minimală (prevăzută ca blocaj de tensiune minimă în vederea sensibilizării protecției maximale de curent) care acționează la scăderea tensiunii sub valoarea reglată, scădere care se produce la apariția scurtcircuitelor. Există și protecții maximale de tensiune care acționează la creșterea tensiunii peste o valoare reglată.
h) Protecția cu relee de gaze se bazează pe apariția gazelor care se degajă din ulei în timpul unui scurtcircuit în interiorul cuvei transformatorului.
i) Protecția termică acționează la creșterea temperaturii conductoarelor în timpul scurtcircuitelor sau al suprasarcinilor.
V.2. Protecția liniilor radiale
Problema protecției liniilor din rețelele electrice este mai complicată decât a echipamentului din centrale și stații, deoarece tipul și schema protecției adoptate depind de un număr mai mare de factori. Printre aceștia pot fi enumerați: configurația rețelei (radială, buclată, complexă, cu stații în derivație, agățate, cu linii paralele etc.); importanța liniei în cadrul sistemului electric sau al interconexiunii; modul de tratare a neutrului; influența defectelor de pe linie asupra stabilității sistemului; tensiunea rețelei; construcția aeriană sau în cablu; prezența sau absența altor circuite pentru alimentarea consumatorilor; prevederea declanșărilor monofazate sau trifazate; existența sau absența dispozitivelor de RAR; posibilitatea funcționării cu o fază întreruptă; eventuala compensare longitudinală a liniei; raportul dintre curenții minimi de defect și curenții maximi de sarcină (la liniile lungi și puternic încărcate).
Funcția principală a protecțiilor liniilor este să reducă la minimum influența defectelor asupra funcționării restului sistemului – ceea ce impune în majoritatea cazurilor o funcționare rapidă – acționând astfel încât defectele să fie lichidate cu întreruperea alimentării numărului minim posibil de consumatori, cerințele în privința selectivității fiind astfel ridicate. Problema deteriorării propriu zise a liniei nu se pune la fel de acut cum se punea la echipamentul principal din centrale și stații, întrucât de regulă defectele pe linii nu provoacă deteriorări grave.
Deoarece configurația rețelei are ponderea cea mai mare printre factorii care influențează tipul și schema protecțiilor adoptate, acestea sunt expuse în ordinea următoare protecțiile liniilor radiale, ale liniilor din rețelele buclate și ale liniilor din rețelele complexe.
Ca o consecință a influenței celorlalți factori, unele din protecțiile menționate în cadrul unei categorii de linii sunt întâlnite și la linii din altă categorie, de exemplu pentru o linie de tensiune ridicată dintr-o rețea buclată se poate prevedea o protecție de distanță, destinată protecțiilor liniilor din rețelele complexe. De asemenea, unele protecții simple, prevăzute pentru linii din rețele buclate, apar ca protecții de rezervă pe linii din rețele complexe.
Protecția liniilor din rețelele cu curenți mari de punere la pământ.
În aceste rețele – care la noi în țară și în multe alte țări sunt rețelele de 110kV și mai mult, datorită legării la pământ directe a neutrului – o punere la pământ reprezintă un scurtcircuit monofazat, curentul de defect fiind de același ordin de mărime cu cel de scurtcircuit trifazat.
Când pe aceste linii sunt instalate protecții de distanță – cele mai răspândite protecții la tensiunile menționate – acestea asigură și protecția împotriva scurtcircuitelor monofazate, întrucât la noi în țară, ca și în multe alte țări, se utilizează protecții de distanță care acționează atât la scurtcircuitele polifazate, cât și la scurtcircuitele monofazate.
Protecția rețelelor complexe.
În rețelele complexe care au noduri cu alimentare din mai mult de două direcții, precum și în rețelele buclate cu mai multe surse de alimentare, selectivitatea nu mai poate fi asigurată numai pe baza direcționării și temporizărilor, cum era posibil pentru protecțiile temporizate din liniile cu alimentare bilaterală, pe de altă parte, în asemenea rețele nu mai sunt suficiente nici protecțiile rapide din categoria secționărilor, a căror selectivitate este obținută prin desensibilizarea în raport cu curentul de defect la capătul zonei și prin direcționare, întrucât acestea au zone moarte și nu asigură protecția de rezervă a elementelor vecine.
Luând în considerare condițiile impuse rapidității protecțiilor din rețelele complexe de către pericolul pierderii stabilității, precum și de necesitatea asigurării selectivității, rezultă că pentru asemenea rețele ar fi indicate, ca protecții rapide, protecțiile diferențiale. Acestea necesită însă compararea curenților de la cele două capete ale zonei protejate, operație care – având în vedere lungimea mare a liniilor – se poate efectua numai prin transmiterea unor semnale de înaltă frecvență de-a lungul liniei.
Se obțin astfel protecțiile prin înaltă frecvență, protecții ce necesită realizarea canalului de înaltă frecvență și instalarea unui aparataj de emisie-recepție, ceea ce mărește sensibil costul protecției.
Pe de altă parte, transmiterea prin canal a informațiilor referitoare la amplitudinea sau faza curenților de la cele două capete ale liniei protejate este însoțită în mod inerent de anumite erori.
Datorită celor amintite mai sus, utilizarea protecțiilor prin înaltă frecvență pentru liniile din rețelele complexe este concurată de folosirea unei protecții care acționează pe baza controlului curenților și tensiunilor de la același capăt al liniei: aceasta este protecția de distanță, realizată cu relee de impedanță.
Protecția rețelelor complexe de interconexiune.
Conform prescripțiilor în vigoare, liniile de interconexiune de 110 kV și 220 kV vor fi prevăzute cu o protecție de distanță ca protecție de bază împotriva scurtcircuitelor între faze cât și împotriva scurtcircuitelor monofazate la pământ și cu protecție maximală de curent homopolar, cu blocaj direcțional cu una sau două trepte ca protecție de rezervă.
Normativul PE 504/96 precizează că protecția de distanță se va monta pe:
– LEA de 110 kV alimentată bilateral;
– LEA 110 kV radiale dacă protecția maximală de curent temporizată nu poate asigura rapiditatea sau sensibilitatea suficientă;
– la liniile de 220 și 400 kV radiale care alimentează stații de transformare coborâtoare.
Liniile de interconexiune cu Un 220 kV la care sistemul pune condiții speciale în ce privește deconectarea rapidă a defectelor, protecția de distanță va permite prelungirea treptei rapide sau se vor prevedea canale de transmisie fizice sau prin înaltă frecvență între capetele opuse ale liniei de energie electrică. Se admite prelungirea treptei rapide a protecției de distanță prin reglaj (la defecte exterioare polifazate sau la orice fel de defect), dacă se poate accepta riscul declanșărilor neselective la defecte în afara liniei protejate.
La liniile de interconexiune scurte (sub posibilitatea de reglaj a treptei rapide a protecției de distanță), dacă este necesară deconectarea rapidă a defectelor, protecția de bază va fi o protecție comparativă cu cablu pilot, iar protecția de rezervă o protecție de distanță.
V.3. Terminalul numeric de protectie SEL 321
Noțiunea de protecție numerică sau digitală, se aplică acelor protecții la care prelucrarea informației analogice se face numeric. Principial, un lanț tipic de prelucrare numerică este prezentat în figura V.1. si se compune din: filtrul analogic trece jos (FTJ), circuitele de eșantionare si memorare (S&H), convertorul analog-numeric (CAN) si procesorul de date numerice (DSP).
Fig.V.1. Lanț tipic de prelucrare numerică
Tensiunile și curenții din secundarele transformatoarelor TT și TC sunt adaptate prin intermediul unor circuite analogice de intrare la valorile acceptate de circuitele electronice și se aplica filtrului analogic FTJ, cu rol de filtru antialiasing. Marimea filtrată se aplică CAN prin intermediul circuitelor de eșantionare și memorare.
Convertorul realizează conversia semnalului analogic într-un cod numeric. Din acest moment prelucrarea datelor, în conformitate cu algoritmii de protecție și automatizare specifici, se executa asupra unor semnale numerice (coduri numerice) similar operațiilor din calculatoarele electronice.
V.3.1. Funcțiile protecțiilor numerice a retelor
Realizarea echipamentelor de protecție în tehnologie digitală permite integrarea în cadrul unui echipament a mai multor funcții de protectie, automatizare și măsură. În acest fel „releul de protecție“ devine, în fapt, un „terminal de protecție“. Un astfel de terminal de protecție include funcții multiple de protecție, automatizare, măsură și comunicație în cadrul unui sistem integrat de supraveghere-control al stației de transformare. Producătorii echipamentelor de protecție pentru linii electrice, includ diverse funcții în cadrul terminalului, pe lângă funcția de bază de protecție de distanta. În continuare se vor prezenta câteva exemple de funcții implementate în cadrul unui terminal numeric de protecție.
Practic, aceste funcții se regăsesc la toate terminalele de protecție de linie produse și de alți fabricanți de echipamente numerice de protecție.
Funcția de teleproteție
În mod normal treapta 1 a protecției de distanță este reglată la cca. 85% din impedanța liniei și, ca urmare, defectele apropiate de capătul opus locului de montaj al protecției de distanță vor fi încadrate în treapta a doua și, deci, eliminate temporizat (de regulă 0,4 – 0,5 s). Pentru a elimina rapid defectele pe întreaga lungime a liniei se utilizează funcția de teleprotecție. Terminalul permite alegerea mai multor scheme tip de teleprotecție, între care și așa numita schemă permisivă de teleprotecție. Funcția de teleprotecție este corelată cu funcționarea echipamentului de înaltă frecvență (Î.F.).
Echipamentul de Î.F. asigură transmiterea unui impuls (materializat prin închiderea unui contact de releu) de la și spre capătul opus al liniei. Acest impuls se utilizează în schema permisivă de teleprotecție.
Fig.V.2. Principiul schemei permisive de teleprotecție
Funcționarea schemei se poate urmări în figura V.2., unde se exemplifică prin LEA 400 kV Sibiu – Mintia. Fie un defect situat în apropierea stației Mintia. Protecția de distanță din Mintia va încadra defectul în treapta 1 (zona ZM1-reglaj Z1’) și va emite un impuls prin intermediul instalației de Î.F. (IMP-ZM1). Protecția de distanță din stația Sibiu Sud va încadra defectul în treapta 2 (zona ZM2-reglaj Z2) și, ca urmare, tinde să declanșeze temporizat în treapta a doua. Dar, la recepția semnalului din Mintia (care se aplică intrării logice IMP-CR) și cu verificarea încadrării în zona ZM2, va comanda declanșarea rapidă a întreruptorului. Astfel, defectul este eliminat rapid, indiferent unde este situat pe linie.
Funcția de supraveghere a circuitelor de măsură de tensiune
Lipsa tensiunii alternative de măsură poate conduce la acționarea incorectă a protecției de distanță. Pentru prevenirea acționării, terminalul de protectie SEL-321 are inclusă această funcție, adesea denumită și funcție de blocaj la dispariția tensiunii alternative. Activarea funcției conduce la blocarea funcțiilor de protecție care utilizează tensiuni alternative și anume: funcția de protecție de distanță, funcția de protecție maximală de tensiune și funcția de semnalizare pierdere tensiune. Funcția acționează în logica ‘SAU’ în două situații:
– declanșarea USOL de protecție a circuitelor de măsură tensiune alternativa;
– la sesizarea unei valori semnificative a tensiunii homopolare și fără curent homopolar;
Activarea funcției conduce la blocarea instantanee a protecțiilor care utilizează măsura tensiunii.
Funcția de accelerare a protecției la conectarea pe defect
Funcția de accelerare a protecției la conectarea pe defect (în engleza, Switch-OnTo-Fault – SOTF) este destinată declanșării rapide a defectelor, de pe întreaga lungime a liniei, la punerea sub tensiune a liniei. Este o funcție de protecție nedirecționată, zona protecției de distanță care produce declanșarea putând fi selectată.
Funcția se activează fie extern prin intermediul unui contact al releului de copiere a comenzii manuale de conectare a întreruptorului, fie intern. Dupa activare, zona aleasă (de exemplu, zona 4 – ZM4) poate emite instantaneu impuls de declanșare. Funcția de accelerare este menținuta pentru un interval de timp t=1s dupa îndeplinirea condiției de activare.
Activarea interna a funcției se bazează pe controlul tensiunilor și curenților de fază. Condiția de activare interna este obținută într-o schemă logică ‘SI’ din următoarele condiții:
· cel putin o tensiune de fază este scăzută;
· curentul corespunzător de fază este sub pragul de 10%;
· zona selectată (de exemplu ZM4) NU sesizează un defect;
Dacă toate condițiile de mai sus sunt îndeplinite un interval de timp de cel putin 200ms, atunci se activează condiția interna.
Funcția de protecție maximală de curent instantanee
Funcția de protecție maximală de curent, nedirecționată, instantanee asigură eliminarea rapidă (t < 15 ms) a scurtcircuitelor însoțite de valori mari ale intensității curenților.
Funcția este realizată în logica ‘SAU’ pentru fiecare curent de fază. Astfel, la depășirea valorii reglate a curentului pe una sau mai multe faze se comandă declanșarea instantanee a întreruptorului. Funcția poate fi utilizată în acele cazuri în care se poate stabili un reglaj corespunzător, astfel încât acționarea să se producă numai la defect în zona protejată, având în vedere că protecția maximală este nedirecționată și netemporizată.
Funcția de protecție homopolară de curent direcționată
În cazul defectelor monofazate valoarea rezistenței de defect variază în limite largi în funcție de condițiile din rețea, de distanța până la locul de defect și de valoarea rezistenței de trecere la locul de defect. Pot exista cazuri în care valoarea rezistenței de defect măsurata de protecția de distanță este mai mare decât rezistența care poate fi acoperită de caracteristica de acționare a protecției de distanță. Pentru eliminarea unor astfel de defecte cu rezistență mare de defect se utilizează protecția maximală de curent homopolar directionată.
Defectele cu pământul pot fi sesizate prin măsurarea curentului homopolar. Direcționarea protecției se obține prin utilizarea tensiunii homopolare aplicate releului de la filtrul exterior de tensiune homopolară.
Acționarea la declanșare a protecției homopolare direcționate este, de regulă, temporizată, având în vedere reglajul redus al curentului de acționare (valori tipice de 0,1 – 0,3In).
Funcția de locator de defecte
Funcția de locator de defecte inclusă terminalului de protecție de linie SEL-321 asigură măsurarea și indicarea cu precizie ridicată (e < ±3%) a distanței până la locul de defect.
Algoritmul utilizat elimină influența curentului de sarcină, a supraalimentării de la capătul opus și micșorează influența rezistenței de trecere la locul de defect. Distanța până la locul de defect poate fi indicată în procente din lungimea liniei sau în km.
Principial, algoritmul locatorului de defecte se bazează pe valorile tensiunilor și intensității curenților măsurate la locul de montaj al terminalului.
Funcția de înregistrator secvențial de evenimente
Funcția este utilizată pentru o analiză obiectivă a evenimentelor. În cadrul funcției de raportare evenimente sunt cuprinse:
– funcția de informare generală asupra evenimentelor;
–indicațiile oferite de afișajul local;
– înregistratorul de evenimente;
– indicația locatorului de defecte;
– valorile măsurate ale tensiunilor și curenților înainte de defect și pe durata defectului;
funcția– osciloperturbograf local.
Raportul de evenimente permite memorarea a pănă la 10 evenimente în memorii nevolatile. În acest fel, informația memorată nu se pierde chiar la dispariția tensiunii continue de alimentare. Raportul de evenimente are alocată o zonă de memorie limitată la maxim 10s de înregistrare pentru 10 mărimi analogice și 48 semnale binare (de tip contact).
Funcția RAR
Funcția RAR este inclusă terminalului și poate asigura regimurile: RAR-M, RAR-M+T sau RAR-T cu până la patru cicluri. Pentru liniile de înaltă tensiune se utilizează RAR cu un singur ciclu și, de regula, numai regimul RAR-M. Modul în care terminalul de protecție SEL-321 rezolvă logica RAR se poate urmări în figura V.3.
Astfel, în cazul unui defect monofazat persistent, după momentul t0 al apariției defectului, protecția comandă declansarea la momentul t1. Acest moment marchează și începerea pauzei de RAR monofazat reglate. Intervalul t1-t2 reprezintă timpul de deschidere al întreruptorului I, iar momentul t3 marchează stingerea arcului în camera de stingere a întreruptorului și deschiderea contactelor. Din acest moment începe pauza de RAR necesară deionizării mediului la locul de defect.
Fig.V.3. Schema logică pentru funcția de R.A.R.
Protecția revine la momentul t4. La expirarea pauzei RAR-M reglate, în momentul t5 funcția RAR emite impuls de reanclanșare care este executat de întreruptor la momentul t6. Din momentul t5 începe pauza de blocaj RAR (de regula 10s) care încheie ciclul de RAR.
Reanclanșarea se produce pe defectul persistent, astfel încât la t7 protecția emite un nou impuls de declanșare care este executat de întreruptor la momentul t8, protecția revenind la t9. Prin t10 s-a marcat momentul revenirii din pauza de blocaj a funcției RAR. După expirarea pauzei de blocaj, funcția RAR este gata pentru un nou defect. Durata pauzei de RAR, durata impulsului de reanclanșare și durata pauzei de blocaj RAR se pot regla independent și într-o gamă largă de valori.
Funcția de protecție maximală de tensiune
Protecția maximală de tensiune asigură declanșarea întreruptorului în cazul funcționării sistemului energetic cu nivele ridicate de tensiune. Funcția supraveghează toate tensiunile de fază și, dacă cel puțin una dintre acestea este mai mare decât pragul reglat, cu o temporizare reglată, se emite impuls de declanșare.
Funcții de supraveghere sistem
Terminalul de protecție SEL-321 are incluse și funcții de supraveghere sistem. Din această categorie fac parte următoarele funcții:
– supraveghere suprasarcină de curent;
– conductor rupt;
– monitorizare tensiuni.
Funcția de supraveghere a suprasarcinii de curent
Functia de supraveghere a suprasarcinii de curent este destinată pentru a semnaliza depășirea valorii normale a circulației de curent. Principial, este o funcție de protecție maximală de curent temporizată. Dacă curentul de pe cel puțin o fază depășește pragul reglat (de regulă, pragul reglat coincide cu curentul nominal primar al transformatoarelor de curent), cu o temporizare reglabilă, se emite un semnal de alarmă.
Funcția de semnalizare a ruperii unui conductor
Principial, această funcție de protecție este o protecție maximală de curent de secvență inversa, temporizată. În acest fel, se semnalizează practic orice asimetrie a curenților din cele trei faze.
Functia de monitorizare a tensiunilor
Cele trei tensiuni de fază sunt supravegheate permanent, iar în cazul lipsei tuturor tensiunilor pentru un interval de timp mai mare de 7s (temporizare fixă, nereglabilă) se emite un semnal de alarmă.
Funcția de configurare a intrărilor și ieșirilor
Configurarea funcțiilor de intrare și respectiv configurarea releelor de ieșire nu reprezintă funcții de protecție sau automatizare, dar fără a executa această configurare terminalul de protecție nu funcționează. Fiecare funcție de intrare din cadrul terminalului este liber configurabilă la oricare din intrările fizice ale terminalului și oricare din releele de ieșire este liber configurabil la funcțiile de ieșire oferite de terminal.
Funcția de interfațare cu operatorul
Interfața operator este alcătuită din:
– LED-uri (verde, galben și rosu);
– afișaj cu cristale lichide și tastatură;
– porturi seriale de comunicație pentru conectarea la calculator.
Ecranul cu cristale lichide (LCD) oferă toate informațiile despre terminalul de protecție de linie și permite, cu ajutorul tastaturii, introducerea reglajelor ca și executarea tuturor operațiilor de configurare. În cazul unui eveniment, ecranul se va ilumina și se vor prezenta prin defilare automată datele ultimelor două evenimente. Toate datele oferite sunt organizate în arbore de meniuri, în așa numitele ferestre de afișare, permițând o navigare prietenoasă și eficientă.
V.3.2. Caracteristicile releului SEL-321
Releul SEL – 321 protejează , controlează și monitorizează echipamentele de inalta tensiune și liniile de transport . Releul conține elemente de protecție și o logică de control pentru a proteja orice linie de transport aeriană.
Releul este un pachet complet de relee de protecție pentru sistemele energetice. Lista de mai jos scoate în evidență câteva dintre caracteristicile de protecție ale releului SEL – 321:
– patru zone de protecție pentru faze și distanță la sol;
– cronometre independente interne, cu defazaje reglabile pe Zona 2, 3 sau 4 elemente de fază și pământ pentru coordonarea în trepte de timp cu relee inteligente;
– orice zonă poate fi setată înainte sau inversată;
– setarea independentă a fazelor și a distanței față de pământ;
– distanța față de pământ poate fi setată pentru caracteristica MHO, pentru caracteristica patrulateră sau pentru ambele;
– caracteristica patrulateră pe elementele de distanță la sol adaugă sensibilitate pentru defecte de înaltă rezistență, compensează fluxul de sarcină, și previne supra și sub încărcarea;
– polarizarea pozitivă a secvenței de memorie previne extinderea riscului de acoperire rezistivă pentru defectele de fază și la sol;
– faza independentă, secvența negativă și timpul rezidual – elemente de supracurenți;
– patru nivele definite de timpi negativi și elemente reziduale de supracurenți;
– timpul de funcționare optim pentru defecte trifazate;
– rapoarte de date ale oscilografului;
– panou frontal de setari si afisaj electronic.
V.3.3.Beneficiile releului
Releu oferă un număr mare de elemente și caracteristici de protecție. Vă adaptați releul la aplicația dvs. special folosind ecuațiile de control SELOGIC pentru a selecta funcții specifice.
În cazul în care cerințele de protecție se schimba, releul este adaptat cu ușurință prin introducerea de noi setări. Logica necesară pentru noul sistem este activată, iar aceste setări sunt introduse. Acest lucru permite o schimbare sau expansiune fără costuri, deoarece relee de protecție suplimentare sau carduri logice nu sunt necesare.
Releul are șase grupuri de setări independente. Cu această flexibilitate crescută, releul poate fi configurat pentru aproape orice stare de funcționare: substituirea liniei releului, modificarea configurație linie, modificarea sursei, etc.
Beneficiile obținute folosind releul SEL – 321 includ:
– flexibilitatea aplicațiilor;
– simplificarea setărilor: setarea doar a elementelor pe care le utilizați;
– extinderea cu ușurință a releului la scheme mai complexe, fără alte costuri;
– programarea releului cu ajutorul ecuațiilor de control SELOGIC pentru a satisface orice nevoi de aplicare;
– evitarea patrulării și a pierderii timpului cu ajutorul locatorului de defect;
– sistem inteligent de transmitere a datelor în SCADA;
– creșterea disponibilității releului cu ajutorul autotestării.
Implementare
Releul SEL 321 este folosit la toate aplicațiile cu relee de protecție de pe liniile aeriene, deoarece este o variantă atât versatilă cât și economică. Versatilitatea programului releului permite folosirea atât a schemelor pilot cât și a celor non-pilot.
Releul se potrivește la un număr mare de aplicații. Schema de bază poate fi implementată doar prin selectarea elementelor folosite pentru aplicația releului. Pentru scheme mai complexe, trebuie selectate mai multe elemente de protecție.
Schemele de comunicare
SEL-321 este releul ideal ce poate fi utilizat în sistemele de comunicație RS232. Ecuațiile de control SELOGIC dedicate permit selectarea elementelor releului pentru a îndeplini funcții specifice atunci când sunt îndeplinite condițiile externe. În plus față de schema logică de comunicație, SEL-321 oferă trepte de timp pentru protecția de rezervă, fără a fi nevoie de modificări la cablurile/firele externe sau la contactele de intrare dedicate.
SEL-321 depășește deficiențele tipice asociate cu sistemele de comunicații RS232. Majoritatea sistemelor de comunicații RS232 sunt vulnerabile la condițiile care pot rezulta într-o declanșare incorectă, în cazul în care logica nu este furnizată pentru a ține cont de ele.
Exemple:
– curenți inverși;
– întreruptor deschis la un terminal;
– condiții de defecte pe comutator.
În timp ce circuitele echipamentelor de comunicații pot explica aceste defecte de scurtă durată, este posibil să nu fie disponibile pentru aplicațiile unde doar releele de protecție sunt upgradate, sau atunci când dependența de acest circuit extern nu este nici economică și nici de dorit.
Conturile de logică SEL-321 pentru deficiențe au fost enumerate mai sus. În cazul în care canalul de comunicații este pierdut sau în afara serviciului, treptele de timp de protecție de rezervă sunt furnizate fără comutare specială a sistemelor de detecție. SEL-321 este capabilă să suporte regim permisiv de transfer la scheme logice de declanșare, scheme directe și permisive, scheme directe de transfer, precum și compararea elementelor direcționale de blocare și a schemelor de deblocare.
SEL-321 este un înlocuitor ideal pentru releele elecromecanice îmbătrânite și depășite. Dacă releele de protecție trebuie să fie actualizate la un singur terminal, este important ca releele să aibă principii de măsurare compatibile cu terminalele din jur.
Dimensiunea compactă și schemele simple de conexiuni fac ca înlocuirea releelor electromecanice cu SEL-321 să fie cea mai convenabilă soluție în posturile de transformare aglomerate. Ambele configurații de montare atât cea orizontală cat și cea verticală sunt valabile. Dimensiunile obligatorii de decupaj ale panoului sunt echivalente cu cele ale unui singur releu electromecanic de distanță, ceea ce elimină decupajul panoului acolo unde releele există deja. Raportarea evenimentelor și caracteristicile de localizare a defectelor se dovedesc a fi din punct de vedere economic, valabile pentru inginerie și informațiile de operare, eliminând necesitatea înregistrării evenimentelor și a oscilografelor în cele mai multe aplicații. O sarcină neglijabilă a transformatorului face ca SEL-321 să fie o alternativă atractivă pentru transformatoarele de curent supraîncărcate și pentru cele de tensiune.
Aplicațiile include:
➤ zone simple sau multiple de retrimitere a schemelor;
➤ scheme de distanță în trepte de timp;
➤ scheme de comunicații asistate;
➤ declanșarea printr-un singur pol sau prin trei;
➤ protecție la supracurenți pe fază sau declanșare homopolară;
➤ înlocuirea releelor electromecanice;
➤ substituirea releului pe linie;
V.3.4.Caracteristica MHO
În cadrul terminalului de protecție SEL-321, protecția de distanță este realizată cu patru zone (trepte) de măsură și cu elemente de măsură individuale pentru toate tipurile de defect. Cele șase bucle de defect se supraveghează în mod continuu. Functia este implementată în tehnologie numerică, ca de altfel toate funcțiile din cadrul terminalului. Cele patru caracteristici de măsură ale impedanței sunt de tip MHO pentru defecte polifazate (Fig. 7. 6) și de tip MHO sau/și de tip poligonal pentru defecte monofazate (Fig. 7. 5).
Caracteristile MHO, realizate prin polarizare cu tensiuni de secvență directă, asigură o rezervă de arc cu atât mai mare cu cât sursa din spate este mai slabă și rezistența de arc mai mare. Diametrul cercului de măsură este parametrizabil în limite largi și permite o adaptare bună la linii cu dimensiuni diverse. De remarcat direcționarea în față intrinsecă a acestor caracteristici.
Caracteristicile de măsură poligonale permit reglarea independentă, pentru fiecare zonă, a reactanței și respectiv rezistenței de acționare. În acest fel se asigură o rezervă de arc maximă pentru toate tipurile de defect. Fiecare zonă poate fi directionată față, spate sau nedirecționată. În Fig. 7.5, zonele Z1G, Z2G, Z4G sunt direcționate față, iar zona Z3G este direcționată spate. Reglajul factorului de pamânt k0 poate fi realizat independent pentru zonaZ1G, față de restul zonelor.
Protectia SEL-321utilizează caracteristicile MHO pentru protecție de fază și distanta la sol. Figura .V.4. ilustrează caracteristicile de impedanță ale elementelor de fază și distanță la pamant.
Fig.V.4.Caracteristica MHO de măsură pentru defecte monofazate
Fig.V.5.Caracteristica de măsură pentru defecte polifazate
Toate elementele MHO folosesc polarizare cu secvență pozitivă, polarizare care se extinde în mod proporțional cu impedanța sursei, și întreține operația pozitivă și sigură pentru a anula defectele.
Figura .V.5. prezintă caracteristica MHO pentru un defect in fața între două faze. Cercul MHO se extinde la sursa impedanței ZS, dar niciodată mai mult decât raza stabilită a releului, ZR.
Polarizarea pozitivă a secvenței memoriei aduce cu sine securitate pe parcursul perioadei RAR când se utilizează aplicația declanșării într-un singur pol.
Fig.V.6.Curba caracteristică pentru defecte fază-pământ
V.3.5.Caracteristica Patrulateră
Releul oferă deasemnea caracteristici patrulatere pentru defecte cu pământul și defecte între faze. Elementele MHO la sol și elementele de distanță ale patrulaterului pot fi utilizate individual sau simultan.
Fig.V.7.Caracteristicile de distanta patrulateră la pământ
Elementele de supracurenți
Faza, secvența negativă și elementele reziduale de supracurent oferă protecție primară sau de rezervă. Elementele de fază și de distanță la pamant pot supraveghea elementele de supracurent pentru o mai mare selectivitate.
Elementul direcțional cu secvență negativă
Releul utilizează un element unic de secvență negativă direcțional, care calculează impedanța secvenței negative la punctul de relocare. Pragurile sunt setate să declare defectul în direcția înainte sau înapoi. Figura 4 ilustrează tehnica de măsurare a secvenței negativ direcționale.
Fig.V.8.Secvența negativă cu element de măsură direcțional
Funcționarea protecției în regim de suprasarcină
SEL-ul are o caracteristică care previne în caz de suprasarcină declanșarea eronată a întreruptorului. Această caracteristică unică permite sarcinii să introducă o caracteristică predefinită fără a provoca declanșarea întreruptorului. Această caracteristică este prezentată în Figura V.9.
Fig.V.9.Caracteristica blocării la suprasarcină
Scheme de selectie
Cu o setare simpla, oricare dintre cele patru zone de fază de protecție de distanță pe fază sau pământ poate fi stabilită în direcția înainte sau înapoi. Numărul zonelor de distanță pe fază sau pământ poate fi selectată.
Pentru distanța la pământ selectați caracteristica MHO și/sau carcateristica patrulatera. Elementele MHO dau viteză, în timp ce elementele caracteristicii patrulatere oferă sensibilitate. Fiecare dintre cele opt elemente de pământ are setarea sa proprie.
Elementele de distanță la defect cu pământul
Elementele de distanță la defect cu pământul includ doi factori de compensare secvențiali zero (K01, K0). Acest lucru permite compensarea pentru a înlătura defectele atunci când există surse intermediare de curent de secvență zero, precum liniile cu neutru izolat sau neutru tratat.
Elementele de timp la supracurenți
Există trei elemente independente de timp: defect la supracurent direcționat spate, secvență negativă pentru detectarea sensibilă a defectului între două faze sau detectarea defectului la pământ, și reziduală pentru detectarea defectelor la pamant.
Secvența negativă/ Supracurenți reziduali
Există patru niveluri de secvență negativă instantanee sau definită de timp și protecție reziduală la supracurenți. Fiecare nivel oferă protecție de rezervă, în cadrul schemei de comunicații și control logic.
Scheme bazate pe comunicații
Releul suportă cu ajutorul modulelor de comunicații următoarele posibilități:
➤ declanșare externă directă;
➤ declanșare la neîndeplinirea condițiilor de sincronism;
➤ declanșare externă cu verificarea îndeplinirii anumitor condiții.
Logica curentului invers oferă pentru declanșările amintite mai sus scheme de aplicații. Pentru a păstra securitatea liniei paralele sănătoase, releul folosește elemente inverse din Zona 3, cronometre, și logica asociată pentru a bloca declanșarile externe. În schemele cu verificare de sincronism, timpul de transmisie a semnalului unic bloc este extins pentru a permite elementelor din Zona 2 să abandoneze.
Displayul frontal
Display-ul LCD, ce se poate vedea în Figura V.10, oferă informații detaliate referitoare la o defecțiune detectată de releu, prin afișarea informațiilor de măsură, a informațiilor despre starea releului auto-test și a parametrilor de setări.
Cele șaisprezece LED-uri de pe panoul frontal oferă informații despre direcționare, despre tipul de defect și tipul de declanșare.
Fig.V.10. Display-ul LCD
Portul Serial de Comunicare
Releul are trei porturi de comunicații seriale pentru accesul local sau de la distanță la setările releului, contorului și la datele defectului. Două porturi seriale sunt pe panoul din spate, iar un port de interfață locală este prevăzut pe panoul frontal al releului. Comunicațiile de la distanță permit operatorilor să repare defectul releului și să prelucreze informațiile măsurate de la un post central de comandă.
O schemă cu mai multe niveluri de securizare a parolei împiedică accesul neautorizat la releu. Un nivel scăzut al parolei permite examinarea setărilor releului, a datelor contorului și a înregistrărilor evenimentelor. Modificarea setărilor este disponibilă numai pentru nivelul superior al parolei. Funcțiile de control a întreruptorului de linie sunt, de asemenea, protejate cu un al treilea nivel de protecție a parolei.
Raportarea evenimentului și Oscilograful
Releu generează un raport de evenimente cu 11-cicluri în urma fiecărei anomalii de sistem detectate de către releul de supraveghere. Raportul oferă patru cicluri de date înainte de defect și șapte cicluri de date din timpul defectului. Datele din fiecare raport includ tensiuni, curenți, starea elementului releului și intrările și ieșirile releului. Raportul include, de asemenea, locația calculată a defectului, data și ora evenimentului.
Această informație simplifică analiza defectului și îmbunătățește înțelegerea funcționării schemei simple și complexe a protecției. Acest releu stochează ultimele douăsprezece rapoarte de evenimente pentru recuperare locală sau de la distanță.
Există două formate de rapoarte de evenimente disponibile. Raportul evenimentelor de defect vă permite să examinați rapid o operație de rutină la releu. Acest raport de evenimente afișează tensiunea, curenții, starea elementului de protecție, starea contactului de intrare-ieșire în trepte de sfert de ciclu pentru toate cele unsprezece cicluri. Datele ASCII Hex sunt, de asemenea, utilizate pentru oscilograful cu programul SEL-321.
Intrarile si ieșirile contactului
Seria releu SEL-321 oferă 8 intrări de contact și 16 ieșiri de contact în versiune de panou I/O. O a doua versiune de panou I/O este disponibilă cu 16 intrări de contact și 32 de ieșiri de contact. Intrarile de contact sunt alocate pentru funcțiile de control, logica de monitorizare și indicațiile generale. Cu excepția unei alarme de ieșire dedicate, fiecare ieșire de contact este în mod independent programată folosind ecuațiile de control SELOGIC. Toate contactele de ieșire ale releului sunt dimensionate pentru regimul de declansare.
Fig.V.11. Schema de conectare a releului SEL-321 la tensiune și curent alternativ
Fig.V.12. Schema de conectare a releului SEL-321 la tensiune și curent direct la versiunea de panou I/O
Fig.V.13. Panoul frontal al releului SEL-321
Fig.V.14. Panoul din spate al releului SEL-321
VI.VERIFICAREA PRACTICĂ A PROTECȚIEI SEL 321
Verificarea protecției SEL 321 presupune realizarea mai multor pași de verificare caracteristici acestui tip de protecție.
Încercarea unei protecții numerice cuprinde toate datele privind o verificare completă, din toate punctele de vedere. De asemenea, sunt înregistrate elementele principale la care sunt racordate instalațiile care se încearcă.
În cazul nostru în ceea ce urmează am trecut toate datele privind verificarea protecției numerice SEL 321 pentru parametrii și caracteristicile LEA 220kV Roșiori-Vetiș.
VI.1.Realizarea standului
Am început lucrarea prin montarea și fixarea pe stand a protecție astfel încât să îmi facilitez verificarea. Am alimentat releul SEL 321 cu U=220Vcc.
Fig.VI.1. Protecția de distanță D114 verificată
Am conectat la portul RS232 laptopul care are programul dedicat ACSELerator pentru descărcare, modificare și încărcare setări în releu.
Verificarea propriu-zisă a caracteristicilor și parametrilor de funcționare a protecției a presupus realizarea unui montaj pe baza schemei de conectare la trusa de curent și tensiune.
VI.1.1. Trusa de verificări specială
În vederea realizării obiectivului pe care mi l-am propus, m-am folosit de trusa ISA ART3.
Acest set de testare automată, cuprinde 3 faze de curent și tensiune pentru verificarea tuturor tipurilor de relee electromecanice și numerice. Robustețea extremă și longevitatea ei oferă utilizatorului soluția perfectă când se cere fiabilitate ridicată și mentenanță.
Așa cum spune și numele trusei, este fabricată în Italia, de compania Isa.
Fig.VI.2. Trusa ISA ART3
Această trusă oferă următoarele posibilități:
-să dea tensiune și curent instantaneu sau crescător de la 0 până la valoarea dorită;
-să oprească generarea curenților și tensiunilor după timpul dorit de noi;
-să modifice unghiul de defazaj între tensiune și curent de la 0° la 360°;
-să oprească generarea curenților și tensiunilor la apariția tensiunii continue pe contactul C1,
C8.
Trusa poate genera în curent alternativ o tensiune pâna la 250V și un curent de până la 50A, iar în curent continuu o putere de 100W și o tensiune de până la 260V.
Cu alte cuvinte, mai simplu spus trusa prin cele două module ale ei înlocuiește reductorii de tensiune și curent.
VI.1.2. Conectarea trusei
Conectarea trusei de verificări a impus montarea ei în imediata vecinătate a protecției, lucru condiționat de lungimea cordoanelor de legătură de care am dispus.
Cu ajutorul acestor cordane de legătură am realizat montajul, conectând protecția la trusă, așa cum se vede și în imaginile de mai jos, potrivit schemei de conectare, figura V16.
Partea din stânga a trusei reprezintă modulul de curent, de unde, cu ajutorul cordoanelor roșii, de pe cele trei borne de curent, I1,I2,I3 și respectiv In, am alimentat astfel: I1 la borna polarizată Ia aferentă releului SEL 321, I2 la borna polarizată IB, I3 la borna polarizată IC și respectiv IN la bornele nepolarizate IA, IB și IC, creând astfel o legătură în stea.
Partea din dreapta a trusei este modulul de tensiune, care alimentează așa cu se poate vedea tot cu cordoane de legătură roșii respectiv negru pentru nul, protecția cu tensiune astfel: V1 la VA, V2 la VB, V3 la VC și VN la N.
Imediat sub nulul de tensiune, se pot observa doua cordoane, negru, respectiv roșu, care alimentează cu tensiune continuuă circuitul de alimentare al protecției, cordonul negru intră în borna POWER (-), iar coordonul roșu alimentează prin borna POWER (+) protecția făcând astfel posibilă alimentarea.
Legătura între cele două module, de tensiune respectiv de curent, se face cu ajutorul cablului gri, de secțiune relativ mare, numit cablu de interconexiune.
Pe modulul de tensiune observăm alte două cabluri negre în partea de jos, cel din dreapta cum ne uităm la poza, alimentează de la priză modulul de tensiune, iar cel din stânga, fiind în paralel cele două, alimentează modulul de curent al trusei.
Am conectat trusele la calculatorul care are instalat programul ISA-TDMS, program care controlează trusele ART3 oferind posibilitatea de a injecta tensiuni, curenți și reactanțe defazate corespunzător.
Conectarea la laptop a trusei se face prin intermediul cablului de culoare gri, cablu serial RS232.
Fig.VI.3. Imaginea trusei Isa Art 3 în stare conectată
Pe parcursul lucrării am realizat mai multe măsurători, pentru a avea garanția că protecția este funcțională și ar putea funcția cu success în cazul în care ar fi pusă în funcțiune. Am verificat manual legăturile dintre echipamente, astfel încât să elimin eventualele erori datorate unor contacte imperfecte.
Fig.VI.4. Legăturile de la bornele protecției
Trusa Isa Art3 a fost conectată la un laptop, așa cum se vede și în imagine, unde cu ajutorul programului TDMS am putut face verificările la diferite defecte și defazaje după cum urmează.
Fig.VI.5. Schema de conectare a protecției SEL-321 la trusa ISA ART3
Fig.VI.6. Montajul propriu-zis
VI.2.Modul de funcționare a montajului
Am descărcat setările existente în releu.
Tabel VI.1. Setările releului
Am pornit programul ISA TDMS cu librăria de caracteristici aferentă releului SEL 321.
Fig.VI.7. Caracteristicile generale ale releului SEL-321
Am introdus valorile cerute în programul Isa, valori luate din tabelul cu valorile descarcate din releu.
Fig.VI.8. Caracteristicile obținute prin introducerea valorilor reglajelor aferente LEA Roșiori-Vetiș
Am importat curba caracteristică a releului SEL obținut, prin introducerea datelor în programul care controlează trusa, după care am verificat pe rând fiecare treaptă de timp.
Fig.VI.9. Curba importată în programul care controlează trusa ISA TDMS
VI.3.Verificarea treptei I de distanță
Am luat din tabel valoarea de timp aferentă treptei I de distanță, t1=0s. Cu ajutorul programului am generat impedanța în interiorul delimitării impuse de curba caracteristică aferentă treptei I și am urmărit semnalizările afișate pe display-ul releului SEL 321.
Am observat la injecția impedanței trecute în tabelul cu reglaje după depășirea timpului impus faptul ca releul a semnalizat corect declanșarea în treapta de distanță corectă, pe fazele pe care am simulat defectul. În acest caz toate cele trei faze R, S, T.
Fig.VI.10. Scurcircuit trifazat în treapta I de distanță
Fig.VI.11. Scurcircuit trifazat în treapta I de distanță
V.4.Verificarea treptei a II-a de distanță
Am luat din tabel valoarea de timp aferentă treptei a II-a de distanță, t2=0,5s. Cu ajutorul programului am generat impedanța în interiorul delimitării impuse de curba caracteristică aferentă treptei a II-a și am urmărit semnalizările afișate pe display-ul releului SEL 321.
Am observat la injecția impedanței trecute în tabelul cu reglaje, după depășirea timpului impus faptul ca releul a semnalizat corect declanșarea în treapta de distanță corectă, pe fazele pe care am simulat defectul. În acest caz fazele R, S.
Fig.VI.12. Scurcircuit bifazat în treapta a II-a de distanță
Fig.VI.13. Scurcircuit bifazat în treapta a II-a de distanță
V.5.Verificarea treptei a III-a de distanță
Am luat din tabel valoarea de timp aferentă treptei a III-a de distanță, t3=1s. Cu ajutorul programului am generat impedanța în interiorul delimitării impuse de curba caracteristică aferentă treptei a III-a și am urmărit semnalizările afișate pe display-ul releului SEL 321.
Am observat la injecția impedanței trecute în tabelul cu reglaje, după depășirea timpului impus faptul că releul a semnalizat corect declanșarea în treapta de distanță corectă, pe fazele pe care am simulat defectul. În acest caz faza T.
Fig.VI.14. Scurcircuit monofazat în treapta a III-a de distanță
Fig.VI.15. Scurcircuit monofazat în treapta a III-a de distanță
V.6.Verificarea treptei a IV-a de distanță
Am luat din tabel valoarea de timp aferentă treptei a IV-a de distanță, t4=3,25s. Cu ajutorul programului am generat impedanța în interiorul delimitării impuse de curba caracteristică aferentă treptei a IV-a și am urmărit semnalizările afișate pe display-ul releului SEL 321.
Am observat la injecția impedanței trecute în tabelul cu reglaje, după depășirea timpului impus faptul ca releul a semnalizat corect declanșarea în treapta de distanță corectă, pe fazele pe care am simulat defectul. În acest caz fazele S, T.
Fig.VI.16. Scurcircuit bifazat în treapta a IV-a de distanță
Fig.VI.17. Scurcircuit bifazat în treapta a IV-a de distanță
VII. CONCLUZII
Lucrarea tratează operațiile pe care le-am efectuat în cadrul încercării și verificării protecției numerice SEL-321 pentru reglajele setate în releu aferent LEA 220 kV Roșiori Vetiș.
Verificarea a presupus îndeplinirea mai multor cerințe, astfel că realizarea standului am facut-o în incinta laboratorului de echipamente electrice, din cadrul Universității Tehnice din Cluj Napoca Centrul Universitar Nord din Baia Mare, respectând normele specifice de protecție a muncii și asigurând condițiile necesare la care se fac probele de verificare și încercare ale echipamentelor electrice de protecție.
Conectarea trusei Isa Art3 la protecția verificată a avut drept scop simularea unor regimuri anormale și compararea timpilor generați de programul TDMS cu valorile si treptele de acționare la care funcționează protecția, valori regăsite în tabelul cu setări descărcat.
Măsurătorile făcute în urma realizării practice a schemei de conectare a protecției numerice SEL-321, prezentată în capitolul V mi-au permis obținerea unor rezultate excelente din punct de vedere al erorilor apărute, erori inexistente, motiv pentru care nu au influențat sau compromis buna funcționare a protecției.
Lucrarea prezintă pe larg modul de desfășurare a încercărilor protecției SEL 321 care presupun o muncă mai elaborată și care pe lângă funcția de bază, aceea de a izola defectul produs pe linie, asigură siguranța Sistemului Energetic Național.
Funcționalitatea proteției presupune declanșarea întreruptorului în intervalul de timp setat în cazul unui defect pe linie. Am verificat funcționarea la scurtcircuite monofazate, bifazate și trifazate în toate cele 4 trepte de actionare. S-a constatat la atingerea valorilor de pick-up sau de prag, funcționarea corectă a elementelor de dicizie (închiderea contactului care permite comanda de declanșare a întreptorului), și semnalizarea corectă atât prin avertizare luminoasă cât și prin mesajul scris pe display. Aceste determinări au fost repetate pentru fiecare treaptă a protecției de distanță cu reglajele aferente fiecăruia (impedanță și timp), rezultatul obținut în urma fiecărei determinări fiind unul care atestă buna funcționare a releului.
Lucrurile constatate și amintite mai sus clasifică protecția numerică SEL-321, verificată de mine, ca fiind corespunzătoare din punct de vedere al treptelor de acționare. Punerea ei în funcțiune pe LEA 220Kv Roșiori-Vetiș exclude posibilitatea apariției unor defecte majore în cazul unui scurtcircuit, ceea ce ar putea duce la deteriorarea izolației sau a elementelor de structură a liniei.
Rezultatele obținute la încercări respectă cerințele NTE 002/03/00 și standardului ISO 9001 în vigoare.
BIBLIOGRAFIE
[1] S. Călin, A. Țuglea, Protecția prin relee și Automatizarea Sistemelor Energetice, Editura de Stat Didactică și Pedagogică București, 1961.
[2] S. Călin, S. Marcu, Protecția prin relee a sistemelor electrice, Ed. Tehnică, București.
[3] P. Corneliu Ursea, B. Paul Ursea, Ghid practic pentru electricieni îndreptar de specialitate, Ed. Tehnică, București.
[4] Stelian Gal, Scheme de relee complexe în energetică, Ed. Tehnică, București, 1988.
[5] http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/energetica/protectia-prin-relee-211782.html
[6] I. Badea, Gh. Broșteanu, I. Chenzbraun, P. Columbeanu, Protecția prin relee și Automatizarea Sistemelor Electrice, Editura de Stat Didactică și Pedagogică București, 1973.
[7] A. Emanoil, Protecția prin relee, Ed. Tehnică, București, 1984.
[8] E. Pietrăreanu, Agenda electricianului, Ed. Tehnică, București.
[9] Ministerul Industriei Construcțiilor de Mașini, Catalog de relee, Uzina Electromagnetică, București, 1972.
[10] I. Delesega, Aparate și echipamente electrice, Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara, 2006
[11] C Popescu, Aparate electrice. Tehnici de încercare și măsurare, Ed. Electra ICPE, București, 1998.
[12] Gh. Hortopan, Aparate electrice, ed. a 3-a, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1980.
[13] Al. Vasilievici, P. Andea, Aparate și echipamente electrice, Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara, 2007,
[14] L. Popescu, Echipamente electrice, vol.1, Ed. Alama Mater, Sibiu, 2007,
[15] http://www.scribd.com/doc/126796851/6082-verificarea-Protectiilor-Prin-Relee-Protectii-de-Distanta
[16]http://aparate.elth.ucv.ro/Echipamente%20electrice/Laborator/Studiul%20releelor%20electromagnetice.pdf
[17] http://www.rasfoiesc.com/inginerie/electronica/PROTECTII-NUMERICE-A-RETELELOR43. php
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: II.2. Rezistența electrică(R) 9 II.3. Tensiunea electrică(U) 9 II.4. Energia electrică 10 II.4.1. Sistemul energetic 10 II.4.2. Transferul și… [304031] (ID: 304031)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.